(57)【要約】  本発明は、被測定物のひずみに対応して所定方向に伸縮し、該伸縮方向のひずみを検出する検出部を含むセンシング部を備えたセンサシートと、対向する第１主面と第２主面とを有する固定部材とを有してなり、前記センサシートは、少なくとも一部が前記固定部材の第１主面に重なった状態で固定されており、前記固定部材の引張荷重は、前記センサシートのセンシング部の引張荷重よりも大きい、ひずみセンサに関する。
2020166122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物のひずみに対応して所定方向に伸縮し、該伸縮方向のひずみを検出する検出部を含むセンシング部を備えたセンサシートと
対向する第１主面と第２主面とを有する固定部材と
を有してなり、
前記センサシートは、少なくとも一部が前記固定部材の第１主面に重なった状態で固定されており、
前記固定部材の引張荷重は、前記センサシートのセンシング部の引張荷重よりも大きい、
ひずみセンサ。
【請求項２】
前記センシング部の引張荷重は、前記被測定物の引張荷重よりも小さい、請求項１に記載のひずみセンサ。
【請求項３】
前記ひずみセンサのセンシング部が存在する領域の引張荷重は、前記検出部の伸縮方向に沿って、ひずみ５％で０．１０Ｎ／ｍｍ以下であり、ひずみ１０％で０．１５Ｎ／ｍｍ以下であり、ひずみ２０％で０．２５Ｎ／ｍｍ以下であり、
前記固定部材の圧縮荷重は、前記検出部の伸縮方向に沿って、ひずみ５％で０．００５Ｎ／ｍｍ以上であり、ひずみ１０％で０．０１Ｎ／ｍｍ以上であり、ひずみ２０％で０．０３Ｎ／ｍｍ以上である、
請求項１又は２に記載のひずみセンサ。
【請求項４】
被測定物のひずみに対応して所定方向に伸縮し、該伸縮方向のひずみを検出する検出部を含むセンシング部と、前記センシング部の両端に位置して前記センシング部を支持する非センシング部とを備えたセンサシートを有し、
前記センシング部は、前記非センシング部よりも変形しやすい
ひずみセンサ。
【請求項５】
前記センシング部のヤング率をＹ１、厚みをＴ１とし、前記非センシング部のヤング率をＹ２、厚みをＴ２とした場合、Ｙ１とＴ１の積Ｆ１は、Ｙ２とＴ２の積Ｆ２よりも小さい、請求項４に記載のひずみセンサ。
【請求項６】
対向する第１主面と第２主面とを有する固定部材をさらに備え、
前記センサシートは、少なくとも一部が前記固定部材の第１主面に重なった状態で固定されており、
平面視において、前記センシング部と前記固定部材とが重なる部分は、前記非センシング部と前記固定部材重なる部分よりも変形しやすい、
請求項４又は５に記載のひずみセンサ。
【請求項７】
前記固定部材は、スポンジ材である、請求項１〜３及び６のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【請求項８】
前記固定部材の厚さは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である、請求項７に記載のひずみセンサ。
【請求項９】
平面視において、前記固定部材の外形と、前記センサシートの外形とが重なっている、請求項１〜３及び６〜８のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【請求項１０】
前記固定部材は、平面視において、少なくとも前記センサシート全体と重なるように存在する、請求項１〜３及び６〜９のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【請求項１１】
前記固定部材は、平面視において、前記センサシートのセンシング部を囲むように存在する、請求項１〜３及び６〜１０のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【請求項１２】
前記検出部は複数存在する、請求項１〜３及び６〜１１のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【請求項１３】
前記複数の検出部は、互いに平行に配置されている、請求項１２に記載のひずみセンサ。
【請求項１４】
前記センシング部は、前記検出部を複数備え、少なくとも１つの検出部と他の検出部とは、異なる方向に伸縮する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【請求項１５】
前記複数の検出部の少なくとも一部は、互いに平行に配置され、他の検出部は、該平行に配置されたすべての検出部を長さ方向に延長した領域に交わるように配置されている、請求項１４に記載のひずみセンサ。
【請求項１６】
前記複数の検出部は、各検出部の伸縮方向が放射状になるように配置されている、請求項１２に記載のひずみセンサ。
【請求項１７】
前記検出部は、該検出部の伸縮に対応して抵抗値が変化する検出導体である、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【請求項１８】
前記センシング部は、前記検出部の伸縮方向に沿って引張応力が加わった状態にある、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【請求項１９】
前記センシング部は、前記検出部の伸縮方向に交差する方向に設けられた複数のスリットを含む、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【請求項２０】
前記固定部材の伸縮時の弾性率のヒステリシスは、前記センシング部の伸縮時の弾性率のヒステリシスより小さい、請求項１〜３及び６〜１９のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ひずみセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ひずみセンサは、身体やロボットの動作検出や制御等に用いられている。例えば、特許文献１には、伸縮性基材を生体に貼り付けて使用する、伸縮性配線基板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１４５７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のようなひずみセンサは、センサと動きを測定する対象との間に柔軟性のある物質が介在すると、該介在物において動きが緩衝され、センサの追従性が阻害される場合があり得る。この場合、上記対象の動きを正確に検出できない。例えば、人体の関節又は軟骨の動きを測定する場合、該関節又は軟骨の表面にある皮膚を介してセンサで動きを検出することになる。この場合、この皮膚の柔軟性、シワなどの形状の個人差により、センサの追従性が異なり、異なる検出結果となり得る。【０００５】
本開示は、上記のようにひずみセンサと測定対象との間に柔軟性のある物質が介在した場合であっても、検出結果のばらつきが少ないひずみセンサ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】
【０００６】
本開示は、下記の態様を含む。
［１］  被測定物のひずみに対応して所定方向に伸縮し、該伸縮方向のひずみを検出する検出部を含むセンシング部を備えたセンサシートと
対向する第１主面と第２主面とを有する固定部材と
を有してなり、
前記センサシートは、少なくとも一部が前記固定部材の第１主面に重なった状態で固定されており、
前記固定部材の引張荷重は、前記センサシートのセンシング部の引張荷重よりも大きい、
ひずみセンサ。
［２］  前記センシング部の引張荷重は、前記被測定物の引張荷重よりも小さい、上記［１］に記載のひずみセンサ。
［３］  前記ひずみセンサのセンシング部が存在する領域の引張荷重は、前記検出部の伸縮方向に沿って、ひずみ５％で０．１０Ｎ／ｍｍ以下であり、ひずみ１０％で０．１５Ｎ／ｍｍ以下であり、ひずみ２０％で０．２５Ｎ／ｍｍ以下であり、
前記固定部材の圧縮荷重は、前記検出部の伸縮方向に沿って、ひずみ５％で０．００５Ｎ／ｍｍ以上であり、ひずみ１０％で０．０１Ｎ／ｍｍ以上であり、ひずみ２０％で０．０３Ｎ／ｍｍ以上である、上記［１］又は［２］に記載のひずみセンサ。
［４］  被測定物のひずみに対応して所定方向に伸縮し、該伸縮方向のひずみを検出する検出部を含むセンシング部と、前記センシング部の両端に位置して前記センシング部を支持する非センシング部とを備えたセンサシートを有し、
前記センシング部は、前記非センシング部よりも変形しやすい
ひずみセンサ。
［５］  前記センシング部のヤング率をＹ１、厚みをＴ１とし、前記非センシング部のヤング率をＹ２、厚みをＴ２とした場合、Ｙ１とＴ１の積Ｆ１は、Ｙ２とＴ２の積Ｆ２よりも小さい、上記［４］に記載のひずみセンサ。
［６］  対向する第１主面と第２主面とを有する固定部材をさらに備え、
前記センサシートは、少なくとも一部が前記固定部材の第１主面に重なった状態で固定されており、
平面視において、前記センシング部と前記固定部材とが重なる部分は、前記非センシング部と前記固定部材重なる部分よりも変形しやすい、
上記［４］又は［５］に記載のひずみセンサ。
［７］  前記固定部材は、スポンジ材である、上記［１］〜［３］及び［６］のいずれかに記載のひずみセンサ。
［８］  前記固定部材の厚さは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である、上記［７］に記載のひずみセンサ。
［９］  平面視において、前記固定部材の外形と、前記センサシートの外形とが重なっている、上記［１］〜［３］及び［８］のいずれかに記載のひずみセンサ。
［１０］  前記固定部材は、平面視において、少なくとも前記センサシート全体と重なるように存在する、上記［１］〜［３］及び［９］のいずれかに記載のひずみセンサ。
［１１］  前記固定部材は、平面視において、前記センサシートのセンシング部を囲むように存在する、上記［１］〜［３］及び［１０］のいずれかに記載のひずみセンサ。
［１２］  前記検出部は複数存在する、上記［１］〜［３］及び［１１］のいずれかに記載のひずみセンサ。
［１３］  前記複数の検出部は、互いに平行に配置されている、上記［１２］に記載のひずみセンサ。
［１４］  前記センシング部は、前記検出部を複数備え、少なくとも１つの検出部と他の検出部とは、異なる方向に伸縮する、上記［１］〜［１２］のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
［１５］  前記複数の検出部の少なくとも一部は、互いに平行に配置され、他の検出部は、該平行に配置されたすべての検出部を長さ方向に延長した領域に交わるように配置されている、上記［１４］に記載のひずみセンサ。
［１６］  前記複数の検出部は、各検出部の伸縮方向が放射状になるように配置されている、上記［１２］に記載のひずみセンサ。
［１７］  前記検出部は、該検出部の伸縮に対応して抵抗値が変化する検出導体である、上記［１］〜［１６］のいずれかに記載のひずみセンサ。
［１８］  前記センシング部は、前記検出部の伸縮方向に沿って引張応力が加わった状態にある、上記［１］〜［１７］のいずれかに記載のひずみセンサ。
［１９］  前記センシング部は、前記検出部の伸縮方向に交差する方向に設けられた複数のスリットを含む、上記［１］〜［１８］のいずれかに記載のひずみセンサ。
［２０］  前記固定部材の伸縮時の弾性率のヒステリシスは、前記センシング部の伸縮時の弾性率のヒステリシスより小さい、上記［１］〜［３］及び［６］〜［１９］のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、ひずみセンサと測定対象との間に柔軟性のある物質が介在した場合であっても、測定結果のばらつきが少ないひずみセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る実施形態１のひずみセンサの構成を示す平面図である。
【図２】本発明に係る実施形態１のひずみセンサにおけるセンサユニットの構成を示す平面図である。
【図３】本発明に係る実施形態１のひずみセンサにおける固定部材を示す平面図である。
【図４】本発明に係る実施形態２のひずみセンサの構成を示す平面図である。
【図５】本発明に係る実施形態２のひずみセンサにおける固定部材を示す平面図である。
【図６】本発明に係る実施形態３のひずみセンサの構成を示す平面図である。
【図７】本発明に係る実施形態４のひずみセンサの構成を示す平面図である。
【図８】本発明に係る実施形態５のひずみセンサの構成を示す平面図である。
【図９】本発明に係る実施形態６のひずみセンサの構成を示す平面図である。
【図１０】本発明に係る実施形態７のひずみセンサの構成を示す平面図である。
【図１１】本発明に係る実施形態８のひずみセンサの構成を示す平面図である。
【図１２】本発明に係る実施形態９のひずみセンサの構成を示す平面図である。
【図１３】本発明に係る実施形態１０のひずみセンサの構成を示す、ひずみセンサの裏側から見た平面図である。
【図１４】本発明に係る実施形態１１のひずみセンサの構成を示す平面図である。
【図１５】本発明に係るひずみセンサを嚥下センサとして用いた場合の使用状態を示す図である。
【図１６】センサシートによる被験者Ａの喉の動きの測定結果を示すグラフである。
【図１７】センサシートによる被験者Ｂの喉の動きの測定結果を示すグラフである。
【図１８】本発明に係るひずみセンサをシワが無い状態で貼りつけた場合の喉の動きの測定結果を示すグラフである。
【図１９】本発明に係るひずみセンサを意図的にシワを作った状態で貼りつけた場合の喉の動きの測定結果を示すグラフである。
【図２０】本発明に係るひずみセンサを貼り付けて水を飲みこんだ際の喉の動きを測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示のひずみセンサは、被測定物に取り付けられ、測定対象の動きに起因する被測定物の測定領域の動きを検出するセンサである。
【００１０】
ここに、上記「被測定物」とは、本開示のひずみセンサが直接取り付けられる対象物をいう。「測定対象」とは、ひずみセンサによる動きの検出の対象をいう。例えば、人体の関節又は軟骨の動きを測定する場合、本開示のひずみセンサは、人体の関節又は軟骨が存在する箇所の体表面に取り付けられ、測定対象は、関節又は軟骨であり、被測定物は人体となる。なお、被測定物と測定対象は同一であり得る。「測定領域」とは、被測定物の測定対象領域をいい、本開示のひずみセンサのセンシング部は、かかる測定領域に接する。
【００１１】
本開示のひずみセンサは、被測定物のひずみに対応して所定方向に伸縮し、該伸縮方向のひずみを検出する検出部を含むセンシング部を備えたセンサシートと、対向する第１主面と第２主面とを有する固定部材とを有する。本開示のひずみセンサにおいて、上記センサシートは、少なくとも一部が上記固定部材の第１主面に重なった状態で固定されており、上記固定部材の引張荷重は、上記センサシートのセンシング部の引張荷重よりも大きい。
【００１２】
本開示のひずみセンサの固定部材は、センサシートよりも引張荷重が大きい。すなわち、固定部材は、センサシートよりも伸びにくい。上記したように、従来のひずみセンサと測定対象との間に柔軟性のある物質が介在すると、センサの追従性が阻害され、測定対象の動きを正確に検出できない場合があり得る。一方、本開示のひずみセンサは、センサシートよりも伸縮性が低い固定部材を介して被測定物のひずみを測定することにより、柔軟性のある介在物による測定対象の動きの緩衝の程度を均一化し、ばらつきを低減したひずみ測定が可能となる。
【００１３】
また、センサシートは、厚さが数十μｍと非常に薄い伸縮性材料であり、機械的強度が低い。さらに追従性を高めるために、センサシートにはスリット加工などで柔軟性を高める場合があり、この場合、さらに機械的強度が低下する。機械的強度が低いと、取り扱い時、特に貼り直し時に、容易に破断するという問題がある。本開示のひずみセンサは、機械的強度が低いセンサシートを機械的強度が高い固定部材に貼り付けているので、ひずみセンサの取り扱い時のセンサシートへの負荷を抑制することができる。さらに、固定部材の最大伸びをセンサシートの最大伸びよりも小さくすることで、過剰な負荷が加わった場合であっても、センサシートの破断ひずみまでは至らないようにすることができる。
【００１４】
以下、本開示のひずみセンサについて、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、各実施形態のひずみセンサ及び各構成要素の形状及び配置等は、図示する例に限定されない。
【００１５】
（実施形態１）
図１〜３に示すように、実施形態１のひずみセンサ１００ａは、センサユニット４ａと固定部材６ａとを備えたひずみセンサである。
【００１６】
センサユニット４ａは、センサシート４１ａと、端子部４２ａと、接続部４３ａとを含む。センサシート４１ａは、所定方向のひずみを検出するセンシング部４５ａと、その両端に位置する非センシング部４６ａ，４７ａとを含む。センサシート４１ａは、接続部４３ａを介して、端子部４２ａに連結されている。
【００１７】
固定部材６ａは、対向する第１主面と第２主面とを有する。当該固定部材６ａの引張荷重は、センサシート４１ａのセンシング部４５ａの引張荷重よりも大きい。
【００１８】
上記センサユニット４ａは、センサシート４１ａ及び端子部４２ａを固定部材６ａに貼り付けることにより、固定部材６ａの第１主面に固定されている。センサシート４１ａは、その全体が固定部材６ａの第１主面に重なった状態で固定されている。すなわち、平面視において、固定部材６ａは、センサシート４１ａ全体と重なるように存在する。ここに、平面視とは、ひずみセンサを、固定部材の主面に直交して見ることをいう。
【００１９】
本実施形態１のひずみセンサ１００ａは、センサシート４１ａのセンシング部４５ａが被測定物の測定領域に位置するように、固定部材６ａの第２主面を被測定物に貼り付けて使用する。
【００２０】
以下、センサユニット４ａ、固定部材６ａ及びひずみセンサ１００ａの具体的な構成について説明する。
【００２１】
（センサユニット）
上記したようにセンサユニット４ａは、センサシート４１ａと、端子部４２ａと、接続部４３ａとを含む。
【００２２】
上記センサシート４１ａは、対向する第１主面と第２主面とを有する基材５１ａと、基材５１ａの第１主面に設けられた導体５２ａとを含む。
【００２３】
上記基材５１ａの構成材料は、弾性率の小さい伸縮性材料であることが好ましく、例えば、ポリウレタン、アクリル、シリコーン樹脂等の弾性率の小さい伸縮性材料を含むことが好ましい。
【００２４】
上記基材５１ａの厚さは、特に限定されないが、好ましくは１０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以上１００μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以上５０μｍ以下であり得る。
【００２５】
上記導体５２ａは、接続部４３ａ及び端子部４２ａにまで延在する。すなわち、導体５２ａは、端子部４２ａに設けられた端子導体５２ａ４、接続部４３ａに設けられた配線導体５２ａ３、非センシング部４６ａに設けられた固定導体５２ａ２及びセンシング部４５ａに設けられた検出導体５２ａ１を含む。詳細には、導体５２ａは、端子部４２ａから接続部４３ａ及びセンサシートの非センシング部４６ａを介してセンサシートのセンシング部４５ａまで延びており、センシング部４５ａにおいて、右端から左に向かって延び、センシング部４５ａの中央付近で折り返され、右端に戻る。ここに図面右側をセンシング部４５ａの右側とする。右端に戻った導体５２ａは、センサシートの非センシング部４６ａ及び接続部４３ａを介して、端子部４２ａまで延びている。折り返された導体５２ａは、互いに平行に配置される。検出導体５２ａ１は、センシング部４５ａの左右方向の伸縮に対応して当該方向に伸縮する。検出導体５２ａ１の長さが変化することによりその抵抗値が変化する。この検出導体５２ａ１の抵抗値変化を検出することにより、センシング部４５ａの伸縮量、すなわち、被測定物のひずみを検出することができる。すなわち、検出導体５２ａ１は、検出部を構成する。
【００２６】
上記導体５２ａにおける検出導体５２ａ１の構成材料は、伸縮に対する抵抗値の変化が大きい材料であることが好ましく、例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）などの金属粉と、シリコーンなどのエラストマー系樹脂を含む混合物により構成することが好ましい。金属粉と樹脂の混合物により検出導体５２ａ１を構成すると、センシング部４５ａの伸縮により、金属粉間の接触箇所の増減に加え金属粉間の距離が大きくなることから、変位に対する抵抗値の増加率又は減少率を大きくすることができる。また、検出導体５２ａ１を金属粉と樹脂の混合物により構成することにより、樹脂の伸縮性により変形による断線を防止できる。
【００２７】
上記導体５２ａにおける検出導体５２ａ１以外の部分、具体的には、固定導体５２ａ２、配線導体５２ａ３及び端子導体５２ａ４の構成材料は、検出導体５２ａ１と同一の構成材料であってもよいし、検出導体５２ａ１と異なる構成材料であってもよい。検出導体５２ａ１以外の導体５２ａを、検出導体５２ａ１と同一の材料により構成すると、検出導体５２ａ１と検出導体５２ａ１以外の導体５２ａとを一括して１つの工程で形成することができるので、安価に製造できる。また、検出導体５２ａ１以外の導体５２ａを、検出導体５２ａ１と異なる構成材料により構成する場合には、検出導体５２ａ１の変位に対する抵抗値の増減を大きくし、伸縮による断線を防止する構成としつつ、検出導体５２ａ１以外の導体５２ａを抵抗の低い材料により構成することができるため、より精度の高いひずみの検出が可能になる。
【００２８】
実施形態１のひずみセンサ１００ａにおいて、導体５２ａは、５つ配置される。すなわち、ひずみセンサ１００ａは、複数の検出部を有する。それぞれの検出部、センシング部４５ａにおいて縦方向に等間隔で平行に配置される。なお、縦方向とは図１及び図２において上下方向を意味する。検出部を複数設けることにより、より広い範囲のひずみを検出することができ、あるいは同じ広さの範囲の検出を行う場合には、精度をより高めることができる。
【００２９】
上記センシング部４５ａは、被測定物の形状変化を測定する領域であり、測定領域の範囲を考慮してセンシング部４５ａの外形寸法が設定され、被測定物の柔軟性を考慮してセンシング部４５ａの追従性が設定される。
【００３０】
上記センシング部４５ａは、検出部の伸縮方向に交差する方向に設けられた複数のスリット５３ａを含む。センシング部４５ａにスリット５３ａを設けることにより周囲よりも変形しやすい形状及び構造とし、センシング部４５ａの追従性を高くすることができる。
【００３１】
実施形態１のひずみセンサ１００ａでは、センシング部４５ａは、図１に示すように、検出導体５２ａ１により構成される検出部と、検出部におけるひずみに対する変形を拘束しないようにかつ被測定物の変形を拘束しないように構成された低弾性率部とを含む。ここで、本明細書において、低弾性率部における低弾性率、低弾性率化という場合の「低弾性率」とは、非センシング部４６ａ，４７ａよりも弾性率が低いことを意味する。
【００３２】
上記非センシング部４６ａ，４７ａは、被測定物の測定領域が伸縮したときに当該伸縮に応じてセンシング部４５ａが伸縮するようにセンシング部４５ａを支持する。実施形態１のひずみセンサ１００ａにおいて、非センシング部４６ａ，４７ａは、検出導体５２ａ１（すなわち、検出部）の伸縮方向においてセンシング部４５ａの両側に設けられる。非センシング部４６ａ，４７ａは、被測定物における測定領域が伸縮したときに、測定領域以外の領域における伸縮の影響を受けることなく、測定領域における伸縮に対応したひずみが検出できるように拘束部５４ａ，５５ａを含む。図２に示すように、拘束部５４ａ，５５ａは、非センシング部４６ａ，４７ａにそれぞれ設けられる。拘束部５４ａ，５５ａはセンシング部４５ａに近接して設けられていることが好ましい。これにより、被測定物における測定領域におけるひずみの測定を、測定領域以外の部分の影響を小さくして、精度よく測定することが可能になる。
【００３３】
上記端子部４２ａは、基材５７ａと端子導体５２ａ４とを含む。端子導体５２ａ４は、基材５７ａの一方主面上に設けられる。
【００３４】
上記基材５７ａの構成材料は、特に限定されず、基材５１ａの構成材料と同じ材料、例えば、ポリウレタン、アクリル、シリコーン樹脂等であり得る。
【００３５】
上記接続部４３ａは、基材５８ａと配線導体５２ａ３とを含む。配線導体５２ａ３は、基材５８ａの一方主面上に設けられる。当該接続部４３ａは、上記センサシート４１ａと端子部４２ａとを連結し、センサシート４１ａにおける検出導体５２ａ１と端子部４２ａにおける端子導体５２ａ４とを電気的に接続するために設けられる。
【００３６】
（固定部材）
上記固定部材６ａは、対向する第１主面と第２主面とを有するシート状の部材である。
【００３７】
上記固定部材６ａの引張荷重は、上記センサシート４１ａの引張荷重よりも大きい。すなわち、固定部材６ａは、センサシート４１ａよりも伸びにくい。このような構成とすることにより、柔軟性のある介在物による動きの緩衝の程度を均一化し、ひずみ測定の結果のばらつきを抑制することができる。例えば、測定対象が関節又は軟骨である場合、それらの表面にある皮膚を介してセンサで動きを検出することになり、この皮膚の柔軟性、シワなどの形状の個人差により、間接又は軟骨の動きが同じであってもセンサの追従性が異なり、異なる測定結果となり得る。このように個人差がある場合であっても、本開示のひずみセンサは、測定結果のばらつきを抑制することができる。
【００３８】
上記固定部材６ａの構成材料は、ゴム、スポンジなどが挙げられる。
【００３９】
上記ゴムとしては、ウレタンゴム、シリコンゴムが挙げられる。
【００４０】
上記スポンジとしては、ニトリルゴムスポンジ（ＮＢＲゴムスポンジ）、クロロプレンゴムスポンジ（ＣＲゴムスポンジ）、エチレンゴムスポンジ（ＥＰＤＭゴムスポンジ）等が挙げられ、好ましくはクロロプレンゴムスポンジである。
【００４１】
上記スポンジは、独立気泡又は連続気泡のいずれであってもよい。
【００４２】
上記固定部材６ａは、好ましくは３０以下のアスカーＣ硬度、より好ましくは２５以下のアスカーＣ硬度を有する。固定部材のアスカーＣ硬度を小さくすることにより、スポンジが柔らかくなり、被測定物の変形を拘束することを抑制することができる。また、上記固定部材は、好ましくは１０以上のアスカーＣ硬度、より好ましくは２０以上のアスカーＣ硬度を有する。固定部材のアスカーＣ硬度を大きくすることにより、柔軟性のある介在物による被測定物の動きの緩衝の程度を均一化し、ひずみ測定の結果のばらつきを抑制することができる。
【００４３】
上記アスカーＣ硬度は、ＪＩＳ Ｋ ７３１２に準じて測定することができる。
【００４４】
上記固定部材６ａは、ひずみ５％で、好ましくは０．１０Ｎ／ｍｍ以下、より好ましくは０．０８Ｎ／ｍｍ以下、さらに好ましくは０．０６Ｎ／ｍｍ以下の引張荷重を有する。固定部材の引張荷重を上記の範囲にすることにより、被測定物の動きに対するひずみセンサの追従性が向上し、より高い精度での検出が可能になる。
【００４５】
上記固定部材６ａは、ひずみ５％で、好ましくは０．０１Ｎ／ｍｍ以上、より好ましくは０．０２Ｎ／ｍｍ以上、さらに好ましくは０．０３Ｎ／ｍｍ以上の引張荷重を有する。固定部材の引張荷重を上記の範囲にすることにより、柔軟性のある介在物による被測定物の動きの緩衝の程度を均一化し、ひずみ測定の結果のばらつきをより抑制することができる。
【００４６】
上記固定部材６ａは、ひずみ１０％で、好ましくは０．１５Ｎ／ｍｍ以下、より好ましくは０．１２Ｎ／ｍｍ以下、さらに好ましくは０．０８Ｎ／ｍｍ以下の引張荷重を有する。固定部材の引張荷重を上記の範囲にすることにより、被測定物の動きに対するひずみセンサの追従性が向上し、より高い精度での検出が可能になる。
【００４７】
上記固定部材６ａは、ひずみ１０％で、好ましくは０．０１Ｎ／ｍｍ以上、より好ましくは０．０３Ｎ／ｍｍ以上、さらに好ましくは０．０５Ｎ／ｍｍ以上の引張荷重を有する。固定部材の引張荷重を上記の範囲にすることにより、柔軟性のある介在物による被測定物の動きの緩衝の程度を均一化し、ひずみ測定の結果のばらつきをより抑制することができる。
【００４８】
上記固定部材６ａは、ひずみ２０％で、好ましくは０．２５Ｎ／ｍｍ以下、より好ましくは０．２０Ｎ／ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１５Ｎ／ｍｍ以下の引張荷重を有する。固定部材の引張荷重を上記の範囲にすることにより、被測定物の動きに対するひずみセンサの追従性が向上し、より高い精度での検出が可能になる。
【００４９】
上記固定部材６ａは、ひずみ２０％で、好ましくは０．０１Ｎ／ｍｍ以上、より好ましくは０．０５Ｎ／ｍｍ以上、さらに好ましくは０．１０Ｎ／ｍｍ以上の引張荷重を有する。固定部材の引張荷重を上記の範囲にすることにより、柔軟性のある介在物による被測定物の動きの緩衝の程度を均一化し、ひずみ測定の結果のばらつきをより抑制することができる。
【００５０】
上記引張荷重は、日本計測システム製自動横型サーボスタンドＪＳＨ−Ｈ１０００により測定することができる。
【００５１】
好ましい態様において、固定部材６ａの引張荷重は、センサシート４１ａの引張荷重よりも大きく、かつ、被測定物の引張荷重、典型的には被測定物の表面の引張荷重よりも小さい。
【００５２】
上記固定部材６ａは、ひずみ５％で、好ましくは０．００５Ｎ／ｍｍ以上、より好ましくは０．０１Ｎ／ｍｍ以上、さらに好ましくは０．０１５Ｎ／ｍｍ以上の圧縮荷重を有する。固定部材の圧縮荷重を上記の範囲にすることにより、センサシートを、引張応力を加えた状態で固定部材に固定した際に、センサシートの応力により固定部材が潰れるのを抑制することができる。
【００５３】
上記固定部材６ａは、ひずみ５％で、好ましくは０．１０Ｎ／ｍｍ以下、より好ましくは０．０８Ｎ／ｍｍ以下、さらに好ましくは０．０６Ｎ／ｍｍ以下の圧縮荷重を有する。固定部材の圧縮荷重を上記の範囲にすることにより、被測定物の動きに対するひずみセンサの追従性が向上し、より高い精度での検出が可能になる。
【００５４】
前記固定部材６ａは、ひずみ１０％で、好ましくは０．０１Ｎ／ｍｍ以上、より好ましくは０．０２Ｎ／ｍｍ以上、さらに好ましくは０．０３Ｎ／ｍｍ以上の圧縮荷重を有する。固定部材の圧縮荷重を上記の範囲にすることにより、センサシートを、引張応力を加えた状態で固定部材に固定した際に、センサシートの応力により固定部材が潰れるのを抑制することができる。
【００５５】
上記固定部材６ａは、ひずみ１０％で、好ましくは０．１５Ｎ／ｍｍ以下、より好ましくは０．１２Ｎ／ｍｍ以下、さらに好ましくは０．０８Ｎ／ｍｍ以下の圧縮荷重を有する。固定部材の圧縮荷重を上記の範囲にすることにより、被測定物の動きに対するひずみセンサの追従性が向上し、より高い精度での検出が可能になる。
【００５６】
前記固定部材６ａは、ひずみ２０％で、好ましくは０．０３Ｎ／ｍｍ以上、より好ましくは０．０４Ｎ／ｍｍ以上、さらに好ましくは０．０５Ｎ／ｍｍ以上の圧縮荷重を有する。固定部材の圧縮荷重を上記の範囲にすることにより、センサシートを、引張応力を加えた状態で固定部材に固定した際に、センサシートの応力により固定部材が潰れるのを抑制することができる。
【００５７】
上記固定部材６ａは、ひずみ２０％で、好ましくは０．２５Ｎ／ｍｍ以下、より好ましくは０．２０Ｎ／ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１５Ｎ／ｍｍ以下の圧縮荷重を有する。固定部材の圧縮荷重を上記の範囲にすることにより、被測定物の動きに対するひずみセンサの追従性が向上し、より高い精度での検出が可能になる。
【００５８】
上記圧縮荷重は、例えば、厚さ１０ｍｍの試料を、直径１０ｍｍの円筒状のツールで、円筒の底面を試料に押し当てて所定の大きさのひずみとなる距離（例えば、ひずみ２０％の場合は２ｍｍ）厚み方向に押し込んだ時の圧縮荷重を測定することにより、測定することができる。
【００５９】
上記固定部材６ａの厚さは、好ましくは０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下、より好ましくは１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。特に、固定部材がスポンジである場合、固定部材の厚さは、１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下が好ましい。固定部材の厚さをより小さくすることにより、ひずみをより正確に検出することができる。一方、固定部材の厚さをより大きくすることにより、ひずみセンサの機械的強度をより高めることができる。
【００６０】
上記固定部材６ａは、好ましくは１３０％以上、より好ましくは１６０％以上の破断ひずみを有する。固定部材の破断ひずみを上記の範囲にすることにより、破断のリスクが低減し、被測定物の比較的大きな動きにも対応することが可能になる。
【００６１】
上記固定部材は、好ましくは２５０％以下、より好ましくは２００％以下の破断ひずみを有する。
【００６２】
本実施形態において、上記固定部材６ａの大きさは、平面視において、上記センサシート４１ａよりも大きい。固定部材の大きさを、センサシートの大きさよりも大きくすることにより、センサシート全体を固定部材の上に貼り付けることができ、より安定したひずみ検出が可能になると共に、機械的強度も高くなる。
【００６３】
（ひずみセンサ）
本実施形態１のひずみセンサ１００ａは、センサユニット４ａと固定部材６ａとを含み、センサユニット４ａのセンサシート４１ａ及び端子部４２ａは、固定部材６ａに重なった状態で固定されている。端子部４２ａには、フラットケーブル４８ａが接続されている。
【００６４】
上記ひずみセンサ１００ａは、センシング部４５ａが存在する領域において、検出部の伸縮方向に沿って、ひずみ５％で、好ましくは０．１０Ｎ／ｍｍ以下、より好ましくは０．０８Ｎ／ｍｍ以下、さらに好ましくは０．０６５Ｎ／ｍｍ以下の引張荷重を有する。センサシートが固定された固定部材の引張荷重を上記の範囲にすることにより、被測定物の動きに対するひずみセンサの追従性が向上し、より高い精度での検出が可能になる。ここに、上記「センサシート４１ａが固定された固定部材６ａ」とは、固定部材のうちセンサシートが固定された部分を意味する。また、検出方向とは、検出導体が伸びる方向（図１では左右方向）を意味する。
【００６５】
上記ひずみセンサ１００ａは、センシング部４５ａが存在する領域において、検出部の伸縮方向に沿って、ひずみ５％で、好ましくは０．０１Ｎ／ｍｍ以上、より好ましくは０．０３Ｎ／ｍｍ以上、さらに好ましくは０．０５Ｎ／ｍｍ以上の引張荷重を有する。固定部材の引張荷重を上記の範囲にすることにより、柔軟性のある介在物による被測定物の動きの緩衝の程度を均一化し、ひずみ測定の結果のばらつきをより抑制することができる。
【００６６】
上記ひずみセンサ１００ａは、センシング部４５ａが存在する領域において、検出部の伸縮方向に沿って、ひずみ１０％で、好ましくは０．１５Ｎ／ｍｍ以下、より好ましくは０．１３Ｎ／ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１１Ｎ／ｍｍ以下の引張荷重を有する。固定部材の引張荷重を上記の範囲にすることにより、被測定物の動きに対するひずみセンサの追従性が向上し、より高い精度での検出が可能になる。
【００６７】
上記ひずみセンサ１００ａは、センシング部４５ａが存在する領域において、検出部の伸縮方向に沿って、ひずみ１０％で、好ましくは０．０１Ｎ／ｍｍ以上、より好ましくは０．０４Ｎ／ｍｍ以上、さらに好ましくは０．０７Ｎ／ｍｍ以上の引張荷重を有する。固定部材の引張荷重を上記の範囲にすることにより、柔軟性のある介在物による被測定物の動きの緩衝の程度を均一化し、ひずみ測定の結果のばらつきをより抑制することができる。
【００６８】
上記ひずみセンサ１００ａは、センシング部４５ａが存在する領域において、検出部の伸縮方向に沿って、ひずみ２０％で、好ましくは０．２５Ｎ／ｍｍ以下、より好ましくは０．２２Ｎ／ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１９Ｎ／ｍｍ以下の引張荷重を有する。固定部材の引張荷重を上記の範囲にすることにより、被測定物の動きに対するひずみセンサの追従性が向上し、より高い精度での検出が可能になる。
【００６９】
上記ひずみセンサ１００ａは、センシング部４５ａが存在する領域において、検出部の伸縮方向に沿って、ひずみ２０％で、好ましくは０．０１Ｎ／ｍｍ以上、より好ましくは０．０５Ｎ／ｍｍ以上、さらに好ましくは０．１０Ｎ／ｍｍ以上の引張荷重を有する。固定部材の引張荷重を上記の範囲にすることにより、柔軟性のある介在物による被測定物の動きの緩衝の程度を均一化し、ひずみ測定の結果のばらつきをより抑制することができる。
【００７０】
好ましい態様において、ひずみセンサ１００ａのセンシング部４５ａにおける引張荷重は、被測定物の引張荷重、典型的には被測定物の表面の引張荷重よりも小さい。
【００７１】
好ましい態様において、センサシート４１ａは、センシング部４５ａに引張応力が加わった状態で、固定部材６ａに貼り付けられ、固定される。好ましい態様において、かかる引張応力は、検出部の伸縮方向に沿って印加される。センサシートを、センシング部に引張応力が加わった状態で、固定部材に固定することにより、引っ張り変形させた状態を基準状態とすることができる。これにより、ひずみセンサのゼロドリフトの抑制、収縮方向の動きの測定が可能になる。
【００７２】
上記引張応力は、好ましくは０．００３Ｎ／ｍｍ以上０．０８Ｎ／ｍｍ以下、より好ましくは０．００５Ｎ／ｍｍ以上０．０６Ｎ／ｍｍ以下、さらに好ましくは０．０１０Ｎ／ｍｍ以上０．０５Ｎ／ｍｍ以下であり得る。引張応力を上記の範囲とすることにより、より効果的にゼロドリフトを抑制することができる。
【００７３】
以上のように構成された実施形態１のひずみセンサ１００ａは、固定部材を有することにより、測定対象とひずみセンサの間に皮膚のような柔らかい介在物があった場合であっても、この介在物による測定対象の動きの緩衝の程度を均一化し、ばらつきを低減したひずみ測定が可能となる。また、ひずみセンサ１００ａは、機械的強度が高く、取り扱いが容易である。また、ひずみセンサ１００ａは、センサシート４１ａを、センシング部４５ａに引張応力が加わった状態で固定部材６ａに固定することにより、ゼロドリフトを抑制することができる。
【００７４】
（実施形態２）
実施形態２のひずみセンサ１００ｂは、図４〜５に示すように、固定部材６ａが固定部材６ｂに置き換わったこと以外は、実施形態１のひずみセンサ１００ａと同様の構成を有する。
【００７５】
上記固定部材６ｂは、ウインドウ６１ｂを有する。
【００７６】
上記ひずみセンサ１００ｂにおいて、センサシート４１ａのセンシング部４５ａが、上記固定部材６ｂの窓８に重なるように配置される。すなわち、固定部材６ｂは、平面視において、センサシート４１ａのセンシング部４５ａを囲むように存在する。
【００７７】
上記ひずみセンサ１００ｂにおいて、ひずみセンサ１００ｂの外形形状は固定部材６ｂで固定していることから、一定の機械的強度を有し、さらにセンシング部２００ａにおけるシワの発生は抑制される。一方で、ひずみセンサ１００ｂは、センシング部２００ａが直接被測定物に接することができるので、より高い感度で動きを検出することができる。
【００７８】
（実施形態３）
実施形態３のひずみセンサ１００ｃは、図６に示すように、センサシート４１ｃおよび固定部材６ｃを含み、上記センサシート４１ｃが、上記固定部材６ｃの第１主面に貼り付けられている。かかる実施形態３のひずみセンサ１００ｃは、検出部は１つである。
【００７９】
実施形態３のひずみセンサ１００ｃに含まれるセンサシート４１ｃは、非センシング部２０と該非センシング部２０により支持された伸縮可能なセンシング部１０とを備えたひずみセンサである。図６に示すように、センサシート４１ｃにおいて、非センシング部２０は、第１非センシング部２１ａと第２非センシング部２２ａとを含み、センシング部１０は、第１非センシング部２１ａと第２非センシング部２２ａの間に配置されている。
【００８０】
また、上記センサシート４１ｃは、対向する第１主面と第２主面とを有する基材１０１と、基材１０１の第１主面に設けられた導体部とを含む。
【００８１】
導体部１は、第１非センシング部２１ａの第１主面上においてセンシング部１０から離れた位置に設けられた２つの接続端子導体１ｔと、各接続端子導体１ｔからそれぞれ同じ方向（以下、第１方向という。）に延びる２つの配線導体１ｗと、配線導体１ｗの先端部からそれぞれ第１方向に延びる配線導体１ｗより細い２つの導体からなる検出導体１ｄとを含む。ここで、実施形態１のひずみセンサ１００において、２つの接続端子導体１ｔ、２つの配線導体１ｗ、２つの検出導体１ｄは、第１方向の中心線に対して線対称に配置されている。また、２つの接続端子導体１ｔと２つの配線導体１ｗは、第１非センシング部２１ａの第１主面に設けられ、検出導体１ｄはセンシング部１０の第１主面に設けられ、検出導体１ｄの先端部分を接続する接続導体は第２非センシング部２２ａの第１主面に設けられる。以上のようにして、２つの接続端子導体１ｔ間に２つの検出導体１ｄが直列に接続された検出回路が構成される。この検出回路において、検出導体１ｄは、センシング部１０の基材の伸縮に対応して第１方向（伸縮方向）の長さが変化し、または断面積が変化することにより検出導体１ｄの抵抗値が変化する。この検出導体１ｄの抵抗値変化を、例えば、２つの接続端子導体１ｔ間の電流値の変化により検出することにより、センシング部１０の基材１０１の伸縮量、すなわち、ひずみを検出することができる。すなわち、検出導体１ｄは、検出部１１を構成する。
【００８２】
センシング部１０は、被測定物の形状変化を測定する領域であり、測定領域の範囲を考慮してセンシング部１０の外形寸法が設定され、被測定物の柔軟性を考慮してセンシング部１０の追従性が設定される。追従性に関しては、例えば、センシング部１０の基材１０１に切れ込み（スリット）や穴、基材の厚さを薄くするなどにより周囲よりも変形しやすい形状及び構造とし、センシング部１０の追従性を高くしている。
【００８３】
センサシート４１ｃでは、センシング部１０は、図６に示すように、検出導体１ｄからなる検出部１１と、検出部１１におけるひずみに対する変形を拘束しないようにかつ被測定物の変形を拘束しないように構成された低弾性率部１２とを含む。具体的には、センサシート４１ｃにおいて、検出部１１は、被測定物の伸縮に応じて被測定物の伸縮を拘束することなく、被測定物のひずみに追従して弾性変形するように狭い幅で構成される。センサシート４１ｃでは、検出部１１は、第１方向の長さが第１方向に直交する方向の幅（すなわち、検出導体１ｄの幅）に比べて長くなるように構成される。具体的には、検出部１１は、第１方向に平行に２つの検出導体１ｄが好ましくは近接して並置されることにより構成される。このように検出部１１を構成することにより、検出導体１ｄの伸縮方向における伸縮率を大きくできる。低弾性率部は、被測定物の測定領域より弾性率が低く変形しやすいことが好ましく、低弾性率部の弾性率は、被測定物の測定領域の弾性率の２分の１以下であることが好ましく、３分の１以下であることがより好ましい。
【００８４】
そして、低弾性率部１２が検出部１１の両側にそれぞれ設けられる。低弾性率部１２はそれぞれ、検出導体１ｄの伸縮方向に交差する方向、好ましくは直交する方向に設けられた複数のスリット３を含む。これにより、低弾性率部１２は、被測定物の伸縮に応じて被測定物の伸縮及び検出部１１の伸縮を拘束することなく伸縮する。以上のように構成されたセンシング部１０は、センシング部１０全体が、例えば、人体の皮膚の膨れ等の被測定物の形状変化を拘束することなく被測定物の形状変化に対応して変形させることができ、被測定物の形状変化に伴う伸縮を検出部１１により検出して被測定物の測定領域におけるひずみを検出することができる。
【００８５】
また、低弾性率部１２に形成するスリット３のスリット長（スリットの伸縮方向の長さ、ここでは、第１方向に直交する方向の長さ）は、第１方向に直交する方向に形成された２つのスリット３のスリット長を合計した長さ（合計スリット長）が、センシング部１０の幅の４０％以上、好ましくは、６０％以上になるように設定することが好ましい。合計スリット長が４０％以上になるようにスリットを形成すると、スリットを形成していない場合に比較して、約２／３の引張荷重で同じひずみ量が得られ、合計スリット長が６０％以上になるようにスリットを形成すると、スリットを形成していない場合に比較して約半分の引張荷重で同じひずみ量が得られる。
【００８６】
上記非センシング部２０は、例えば、被測定物の表面に基材１０１の第２主面を貼り付けることによりひずみセンサ全体を固定するものであり、被測定物の測定領域が伸縮したときに当該伸縮に応じてセンシング部１０が伸縮するようにセンシング部１０を支持する。センサシート４１ｃにおいて、非センシング部２０は、第１非センシング部２１ａと第２の非センシング部２２ａとを含む。第１非センシング部２１ａと第２の非センシング部２２ａとは、検出導体１ｄの伸縮方向においてセンシング部１０の両側に設けられる。非センシング部２０は、被測定物における測定領域が伸縮したときに、測定領域以外の領域における伸縮の影響を受けることなく、測定領域における伸縮に対応したひずみが検出できるように拘束部を含むことが好ましい。
【００８７】
上記拘束部は、図６に示すように、例えば、第１非センシング部２１ａに設けられた第１拘束部３１ａと第２の非センシング部２２ａに設けられた第２拘束部３２ａを含む。また、第１拘束部３１ａと第２拘束部３２ａはセンシング部１０に近接して設けられていることが好ましい。これにより、被測定物における測定領域におけるひずみの測定を、測定領域以外の部分の影響を小さくして、精度よく測定することが可能になる。
【００８８】
上記固定部材６ｃは、対向する第１主面と第２主面とを有するシート状の部材である。上記固定部材６ｃは、平面視した場合の形状が、上記センサシート４１ｃの形状に沿った形状である以外は、上記実施形態１のひずみセンサ１００ａの固定部材６ａと同様の構成を有する。
【００８９】
本実施形態３のひずみセンサ１００ｃは、センサシート４１ｃおよび固定部材６ａを含み、センサシート４１ｃが固定部材６ａに重なって固定されている。ひずみセンサ１００ｃは、特に第１方向のひずみを検出することができる。
【００９０】
上記ひずみセンサ１００ｃに関して、上記以外の構成および特徴は、実施形態１のひずみセンサ１００ａと同様であり得る。
【００９１】
本実施形態３のひずみセンサ１００ｃは、構造がシンプルであり、容易に製造することができ、また取り扱いも容易である。
【００９２】
（実施形態４）
実施形態４のひずみセンサ１００ｄは、図７に示すように、センサシート４１ｄおよび固定部材６ｄを含み、上記センサシート４１ｄが、上記固定部材６ｄの第１主面に貼り付けられている。かかる実施形態４のひずみセンサ１００ｄは、検出部を複数有する。
【００９３】
上記センサシート４１ｄは、図７に示すように、３つのセンシング部：第１センシング部１０−１、第２センシング部１０−２、及び第３センシング部１０−３を備える。ここで、第１センシング部１０−１及び第２センシング部１０−２は、主として平面的な伸縮によるひずみを検出するように設けられており、第３センシング部１０−３は、主として立体的な伸縮によるひずみを検出するように設けられている。
【００９４】
上記センサシート４１ｄは、非センシング部として、第１非センシング部２１ｂと、第２非センシング部２２ｂと、第３非センシング部２３ｂと、第４非センシング部２４ｂと、を含む。ここで、第１非センシング部２１ｂは、ベース非センシング部２１ｂ０と、ベース非センシング部２１ｂ０から第１方向に延在された第１分岐非センシング部２１ｂ１と、ベース非センシング部２１ｂ０から第１方向に直交する第２方向に延在された第２分岐非センシング部２１ｂ２とを含む。また、第４非センシング部２４ｂは、円環状に設けられる。
【００９５】
そして、第１分岐非センシング部２１ｂ１と第２非センシング部２２ｂの間に第１センシング部１０−１が設けられ、第２分岐非センシング部２１ｂ２と第３非センシング部２３ｂの間に第２センシング部１０−２が設けられ、円環状の第４非センシング部２４ｂの内側に第３センシング部１０−３が設けられる。ここで、第４非センシング部２４ｂの内側に設けられた第３センシング部１０−３は、詳細後述するように構成されて、主として、第１方向及び第２方向に直交する方向、すなわち高さ方向のひずみを検出する。
【００９６】
また、上記センサシート４１ｄは、対向する第１主面と第２主面とを有する基材２０１と、基材２０１の第１主面に設けられた導体部とを含んで構成される。
【００９７】
上記基材２０１は、ベース非センシング部２１ｂ０に対応するベース部と、ベース部から第１方向に延在された第１分岐部と、ベース部から第１方向に直交する第２方向に延在された第２分岐部と、第１分岐部と第２分岐部に挟まれた略円形の円形部とを有する。実施形態２において、円形部は、その中心がベース部の中心軸上に位置するように設けられる。第１分岐部には、第１分岐非センシング部２１ｂ１と第１センシング部１０−１と第２非センシング部２２ｂとが設けられる。第２分岐部には、第２分岐非センシング部２１ｂ２と第２センシング部１０−２と第３非センシング部２３ｂとが設けられる。円形部には、第４非センシング部２４ｂと第３センシング部１０−３とが設けられる。
【００９８】
導体部は、ベース非センシング部２１ｂ０（基材２０１のベース部）の第１主面上に、６つの第１〜第６接続端子導体１ｔ１〜１ｔ６を有している。第１〜第６接続端子導体１ｔ１〜１ｔ６は、ベース非センシング部２１ｂ０の第１主面上における第１分岐非センシング部２１ｂ１及び第２分岐非センシング部２１ｂ２とは反対側の位置に設けられる。
【００９９】
導体部はまた、第１〜第６接続端子導体１ｔ１〜１ｔ６からそれぞれ延びる第１〜第６配線導体１ｗ１〜１ｗ６を有している。第１〜第２配線導体１ｗ１〜１ｗ２は、隣接して互いに平行に設けられ、ベース非センシング部２１ｂ０から第１分岐非センシング部２１ｂ１に延在して設けられる。第３〜第４配線導体１ｗ３〜１ｗ４は、隣接して互いに平行に設けられ、ベース非センシング部２１ｂ０から第２分岐非センシング部２１ｂ２に延在して設けられる。第５〜第６配線導体１ｗ５〜１ｗ６は、隣接して互いに平行に設けられ、ベース非センシング部２１ｂ０から第４非センシング部２４ｂに延在して設けられる。
【０１００】
導体部はさらに、第１〜第６配線導体１ｗ１〜１ｗ６の先端部分からそれぞれ延びる第１〜第５検出導体１ｄ１〜１ｄ５を有している。第１〜第５検出導体１ｄ１〜１ｄ５はそれぞれ第１〜第６配線導体１ｗ１〜１ｗ６より細い幅に形成されている。第１〜第２検出導体１ｄ１〜１ｄ２は、第１センシング部１０−１に設けられ、その先端部分が第２非センシング部２２ｂにおいて接続されている。第３〜第４検出導体１ｄ３〜１ｄ４は、第２センシング部１０−２に設けられ、その先端部分が第３非センシング部２３ｂにおいて接続されている。
【０１０１】
第５検出導体１ｄ５は、一端が第５配線導体１ｗ５に接続され、他端が第６配線導体１１ｗ６に接続されており、以下詳述するように、第３センシング部１０−３に設けられている。
尚、導体部１の構成材料は、実施形態１のひずみセンサと同様である。
【０１０２】
以上のようにして、第１〜第２接続端子導体１ｔ１〜１ｔ２間に第１及び第２検出導体１ｄ１，１ｄ２が直列に接続された第１検出回路が構成される。この第１検出回路において、第１及び第２検出導体１ｄ１，１ｄ２は、第１センシング部１０−１の基材の伸縮に対応して第１方向の長さが変化することにより第１及び第２検出導体１ｄ１，１ｄ２の抵抗値が変化する。この第１及び第２検出導体１ｄ１，１ｄ２の抵抗値変化を、例えば、第１〜第２接続端子導体１ｔ１〜１ｔ２間の電流値の変化により検出することにより、第１センシング部１０−１の基材の伸縮量、すなわち、ひずみを検出することができる。すなわち、第１及び第２検出導体１ｄ１，１ｄ２は、一の検出部を構成する。
【０１０３】
また、第２〜第３接続端子導体１ｔ３〜１ｔ４間に第３及び第４検出導体１ｄ３，１ｄ４が直列に接続された第２検出回路が構成される。この第２検出回路において、第３及び第４検出導体１ｄ３，１ｄ４は、第２センシング部１０−２の基材の伸縮に対応して第２方向の長さが変化することにより第３及び第４検出導体１ｄ３，１ｄ４の抵抗値が変化する。この第３及び第４検出導体１ｄ３，１ｄ４の抵抗値変化を、例えば、第３〜第４接続端子導体１ｔ３〜１ｔ４間の電流値の変化により検出することにより、第２センシング部１０−２の基材の伸縮量、すなわち、ひずみを検出することができる。すなわち、第３及び第４検出導体１ｄ３，１ｄ４は、一の検出部を構成する。
【０１０４】
センサシート４１ｄにおいて、第１センシング部１０−１及び第２センシング部１０−２の構成は、実施形態３のひずみセンサにおけるセンシング部１０と同様である。
そこで、以下、実施形態１と異なる第３センシング部１０−３の構成を中心に説明する。
【０１０５】
上記第３センシング部１０−３は、円環状の第４非センシング部２４ｂの内側に設けられ、上述したように、主として、第１方向及び第２方向に直交する方向のひずみを検出する。
【０１０６】
上記第３センシング部１０−３は、円環状の第４非センシング部２４ｂの内側に位置する被測定物の形状変化を測定する領域であり、扇形の複数（６個）の低弾性率部１２−１〜１２−６と、隣接する低弾性率部の間に位置し、第３センシング部１０−３の中心から放射状に延びた複数（６個）の検出部１１−１〜１１−６と、を含む。検出部１１−１〜１１−６は、第３センシング部１０−３の放射方向における長さが放射方向に直交する方向の幅に比べて長くなるように形成され、これにより、検出部１１−１〜１１−６は、被測定物の伸縮に応じて被測定物の伸縮を拘束することなく弾性変形させることができる。ここに、検出部１１−１〜１１−６の伸縮方向は、各検出部を構成する検出導体の長さ方向、すなわち、それぞれ、点Ｐ０と点Ｐ１〜点Ｐ６を結ぶ方向である。そして、第５検出導体１ｄ５は、一端が第５配線導体１ｗ５に接続され、検出部１１−１に引き出され、検出部１１−２〜１１−６においてそれぞれ蛇行配線された後、検出部１１−１を介して他端が第６配線導体１ｗ６に接続される。
【０１０７】
複数の低弾性率部１２−１〜１２−６はそれぞれ、例えば、１０個の複数のスリット３−１〜３−１０を含む。複数のスリット３−１〜３−１０は、各低弾性率部において、扇形の中心角を二等分する中心線上にスリット３−１〜３−１０の中心が位置するようにかつその伸縮方向が前記中心線に直交するように形成されている。また、低弾性率部１２−１〜１２−６においてそれぞれ、複数のスリット３−１〜３−１０は、扇形の中心から外側に離れるにしたがってスリット長（中心線に直交する方向の長さ）が長くなるように形成される。これにより、低弾性率部１２−１〜１２−６は、被測定物の伸縮に応じて被測定物の伸縮及び検出部１１−１〜１１−６の伸縮を抑制することなく伸縮する。また、好ましくは、複数のスリット３−１〜３−１０の端部と該端部に近接する第５配線導体１ｗ５との間隔がそれぞれ等しくなるように形成されていることが好ましい。なお、本実施形態においては、第３センシング部１０−３は低弾性率部を６個含む構成となっているが、少なくとも２個以上の低弾性率部を含んでいればよく、また、スリットは直線に限られるものではなく、円弧状に形成されていてもよい。
【０１０８】
上記第４非センシング部２４ｂは、第３センシング部１０−３の周りに円環状に設けられ、その第４非センシング部２４ｂにおける基材２０１の第２主面を被測定物の表面に貼り付けることにより第３センシング部１０−３の周りを固定する。第４非センシング部２４ｂは、被測定物の測定領域が伸縮したときに当該伸縮に応じて第３センシング部１０−３が伸縮するようにセンシング部１０を支持する。第４非センシング部２４ｂは、被測定物における測定領域が伸縮したときに、測定領域以外の領域における伸縮の影響を受けることなく、測定領域における伸縮に対応したひずみが検出できるように拘束部３４ｂを含むことが好ましい。拘束部３４ｂは、図７に示すように、第３センシング部１０−３の周りに、好ましくは第３センシング部１０−３に近接して設けられることが好ましい。これにより、被測定物における測定領域におけるひずみの測定を、測定領域以外の部分の影響を小さくして、精度よく測定することが可能になる。
【０１０９】
上記固定部材６ｄは、対向する第１主面と第２主面とを有するシート状の部材である。上記固定部材６ｄは、平面視した場合に、上記センサシート４１ｄ全体を含むことができる形状である以外は、上記実施形態１のひずみセンサ１００ａの固定部材６ａと同様の構成を有する。
【０１１０】
上記ひずみセンサ１００ｄに関して、上記以外の構成および特徴は、実施形態１のひずみセンサ１００ａと同様であり得る。
【０１１１】
以上のように構成された実施形態４のひずみセンサ１００ｄは、ひずみに対応して伸縮可能な第１センシング部１０−１、第２センシング部１０−２及び第３センシング部１０−３を備えているので、例えば、人体の皮膚の膨れ等の小さな変形部位におけるひずみの検出が可能である。
【０１１２】
以上のように構成された実施形態２のひずみセンサ２００において、第１センシング部１０−１は第１方向の伸縮に対し、また、第２センシング部１０−２は第２方向に伸縮に対して高い感度を有し、第３センシング部１０−３は、各検出部が、それぞれＰ０−Ｐ１〜Ｐ６方向に伸縮し、第１方向と第２方向に直交する方向、すなわち基材２０１の第１主面に直交する方向の伸縮に対して高い感度を有している。第１センシング部１０−１と第２センシング部１０−２の配置は互いに直交する位置に限定されるものではなく、被測定物の測定領域の主たる伸縮方向に応じて第１センシング部１０−１、第２センシング部１０−２及び第３センシング部１０−３が適切に配置されるようにひずみセンサ２００を取り付けて各測定部において感度よくひずみを測定することができる。この構成を備えることにより、被測定物のＸＹＺの３方向のひずみを検出することができ、これらを総合してひずみを引き起こす変形の形状を推定することができる。
【０１１３】
（実施形態５）
実施形態５のひずみセンサ１００ｅは、図８に示すように、センサシート４１ｅおよび固定部材６ｅを含み、上記センサシート４１ｅが、上記固定部材６ｅの第１主面に貼り付けられている。かかる実施形態５のひずみセンサ１００ｅは、上記実施形態４のひずみセンサｄから、第３センシング部１０−３を除いた構成を有する。すなわち、実施形態５のひずみセンサ１００ｅは、実施形態４のひずみセンサ１００ｄの変形例である。
【０１１４】
上記ひずみセンサ１００ｅによれば、第１方向及び第２方向の伸縮に対して感度の高いひずみセンサを実施形態４のひずみセンサに比較して安価に提供できる。
【０１１５】
（実施形態６）
実施形態６のひずみセンサ１００ｆは、図９に示すように、センサシート４１ｆおよび固定部材６ｆを含み、上記センサシート４１ｆが、上記固定部材６ｆの第１主面に貼り付けられている。かかる実施形態６のひずみセンサ１００ｆは、上記実施形態４のひずみセンサｄから、第１センシング部１０−１および第２センシング部１０−２を除いた構成を有する。すなわち、実施形態６のひずみセンサ１００ｆは、実施形態４のひずみセンサ１００ｄの変形例である。
【０１１６】
上記ひずみセンサ１００ｆによれば、第１方向及び第２方向に直交する方向に感度の高いひずみセンサを実施形態４のひずみセンサに比較して安価に提供できる。
【０１１７】
（実施形態７）
実施形態７のひずみセンサ１００ｇは、図１０に示すように、センサシート４１ｇおよび固定部材６ｇを含み、上記センサシート４１ｇが、上記固定部材６ｇの第１主面に貼り付けられている。かかる実施形態７のひずみセンサ１００ｇは、センサシート４１ｇのセンシング部１０ａの構成が異なる以外は、上記実施形態３のひずみンサｃと同様の構成を有する。
【０１１８】
上記センサシート４１ｇにおけるセンシング部１０ａは、実施形態３のひずみセンサに比較してひずみを生じる力が大きく大きな変形を伴うひずみを検出する場合に適している。具体的には、実施形態７のセンサシート４１ｇにおいて、センシング部１０ａは、図１０に示すように、検出導体１ｄａから構成される検出部１１ａと低弾性率部１２ａとを含むが、低弾性率部１２ａが、検出部１１ａと第２非センシング部２２ａの間に配置されている。
【０１１９】
上記センサシート４１ｇにおいて、低弾性率部１２ａは、検出導体１ｄａの延伸方向である第１方向の中心線に対して対称に配置された第１低弾性率部１２ａ１と第２低弾性率部１２ａ２とを含む。第１低弾性率部１２ａ１と第２低弾性率部１２ａ２とはそれぞれ、それぞれ第１方向に直交する方向の長さが第１方向の幅より長い複数のスリットを含む。このように構成された低弾性率部１２ａ（第１低弾性率部１２ａ１及び第２低弾性率部１２ａ２）は、検出部１１ａに比べて第１方向における伸縮率が大きくなっている。
【０１２０】
以上のように構成されたセンサシート４１ｇのセンシング部１０ａは、センシング部１０ａ全体が大きな変形を受けたときに検出部１１ａに比べて伸縮率の大きい低弾性率部１２ａが大きく変形することにより検出部１１ａに形成された検出導体１ｄａの断線を防止することができる。また、検出部１１ａは、実施形態３のひずみセンサ１００ｃにおけるセンサシート４１ｃの検出部１１に比較して広い幅に形成することが可能であり、より効果的に検出導体１ｄａの断線を防止できる。このように、センサシート４１ｇは、大きく弾性変形することが可能な低弾性率部１２ａを検出部１１ａと第２非センシング部２２ａの間に配置することにより、センシング部１０ａに大きな変形が生じたときに検出導体１ｄａを断線させることなくひずみを検出することができる。
【０１２１】
さらに、センサシート４１ｇは、第１拘束部３１ａと第２拘束部３２ａとを備えることにより、被測定物における測定領域におけるひずみの測定を、測定領域以外の部分の影響を小さくして、精度よく測定することができる。
【０１２２】
尚、実施形態４および６のひずみセンサにおいて、第１センシング部１０−１及び／又は第２センシング部１０−２を実施形態７のセンシング部１０ａと同様に構成してもよい。
【０１２３】
上記ひずみセンサ１００ｇに関して、上記以外の構成および特徴は、実施形態１のひずみセンサ１００ａと同様であり得る。
【０１２４】
（実施形態８）
実施形態８のひずみセンサ１００ｈは、図１１に示すように、センサシート４１ｈおよび固定部材６ｈを含み、上記センサシート４１ｈが、上記固定部材６ｈの第１主面に貼り付けられている。
【０１２５】
上記センサシート４１ｈは、図１１に示すように、第１方向に非センシング部とセンシング部が交互に設けられたひずみセンサであり、４つの第１非センシング部２１ｃ、第２非センシング部２２ｃ、第３非センシング部２３ｃ及び第４非センシング部２４ｃと、３つの第１センシング部１０−１ａと、第２センシング部１０−２ａ及び第３センシング部１０−３ａを備えている。センサシート４１ｈにおいて、第１センシング部１０−１ａは、第１非センシング部２１ｃと第２非センシング部２２ｃとの間に設けられ、第２センシング部１０−２ａは、第２非センシング部２２ｃと第３非センシング部２３ｃとの間に設けられ、第３センシング部１０−３ａは、第３非センシング部２３ｃと第４非センシング部２４ｃとの間に設けられている。
【０１２６】
上記センサシート４１ｈにおいて、第１非センシング部２１ｃは、第１〜第６接続端子導体１ｔ１〜１ｔ６を含む。ここで、第１と第２接続端子導体１ｔ１，１ｔ２は、第１方向の中心線に最も近い内側に設けられ、その外側に第３と第４接続端子導体１ｔ３，１ｔ４が設けられ、最も外側に第５と第６接続端子導体１ｔ５，１ｔ６が設けられる。第１非センシング部２１ｃにおいて、第１〜第６接続端子導体１ｔ１〜１ｔ６からそれぞれ第１〜第６配線導体１ｗ１〜１ｗ６がそれぞれ第１方向に延伸された後、各先端が第１非センシング部２１ｃと第１センシング部１０−１ａとの境界で分離された状態で近接するように中心線寄りに集められて配線される。
【０１２７】
そして、第１と第２接続端子導体１ｔ１，１ｔ２間に、第１センシング部１０−１ａのひずみを検出する第１と第２検出導体１ｄ１，１ｄ２が、第３と第４接続端子導体１ｔ３，１ｔ４間に、第２センシング部１０−２ａのひずみを検出する第３と第４検出導体１ｄ３，１ｄ４が、第５と第６接続端子導体１ｔ５，１ｔ６間に、第３センシング部１０−３ａのひずみを検出する第５と第６検出導体１ｄ５，１ｄ６が、以下のように設けられる。
【０１２８】
第１〜第２検出導体１ｄ１〜１ｄ２はそれぞれ、第１及び第２配線導体１ｗ１，１ｗ２の先端から延伸して第１センシング部１０−１ａに設けられ、その先端部分が第２非センシング部２２ｃにおいて接続されている。第３検出導体１ｄ３は、第３配線導体１ｗ３の先端から延伸して第１センシング部１０−１ａに設けられた第３導体１ｃｄ３と、第３導体１ｃｄ３の先端から延伸して第２非センシング部２２ｃに設けられた接続導体と、を介して、第２センシング部１０−２ａに設けられている。また、第４検出導体１ｄ４は、第４配線導体１ｗ４の先端から延伸して第１センシング部１０−１ａに設けられた第４導体１ｃｄ４と、第４導体１ｃｄ４の先端から延伸して第２非センシング部２２ｃに設けられた接続導体と、を介して、第２センシング部１０−２ａに設けられている。そして、第３検出導体１ｄ３の先端部分と第４検出導体１ｄ４の先端部分とが第３非センシング部２３ｃにおいて接続されている。
【０１２９】
第５検出導体１ｄ５は、第５配線導体１ｗ５の先端から延伸して第１センシング部１０−１ａに設けられた第５導体１ｃｄ５と、第５導体１ｃｄ５の先端から延伸して第２非センシング部２２ｃに設けられた接続導体と、当該接続導体の先端から延伸され第２センシング部１０−２ａに設けられた第５導体１ｃｄ５ａと、第５導体１ｃｄ５ａの先端から延伸して第３非センシング部２３ｃに設けられた接続導体と、を介して第３センシング部１０−３ａに設けられている。
【０１３０】
第６検出導体１ｄ６は、第６配線導体１ｗ６の先端から延伸して第１センシング部１０−１ａに設けられた第６導体１ｃｄ６と、第６導体１ｃｄ６の先端から延伸して第２非センシング部２２ｃに設けられた接続導体と、当該接続導体の先端から延伸され第２センシング部１０−２ａに設けられた第６導体１ｃｄ６ａと、第６導体１ｃｄ６ａの先端から延伸して第３非センシング部２３ｃに設けられた接続導体と、を介して第３センシング部１０−３ａに設けられている。
【０１３１】
そして、第５検出導体１ｄ５の先端部分と第６検出導体１ｄ６の先端部分とが第４非センシング部２４ｃにおいて接続されている。ここで、非センシング部に形成された接続導体の抵抗値は、ひずみにより実質的に変化しない。
【０１３２】
以上のようにして、第１と第２接続端子導体１ｔ１，１ｔ２間に、第１検出導体１ｄ１と第２検出導体１ｄ２とが直列に接続された第１センシング部１０−１ａのひずみを検出するための第１検出回路が構成される。
【０１３３】
第３と第４接続端子導体１ｔ３，１ｔ４間に、第３導体１ｃｄ３と、第３検出導体１ｄ３と、第４検出導体１ｄ４と、第４導体１ｃｄ４とが直列に接続された第２センシング部１０−２ａのひずみを検出するための第２検出回路が構成される。
【０１３４】
第５と第６接続端子導体１ｔ５，１ｔ６間に、第５導体１ｃｄ５と、第５導体１ｃｄ５ａと、第５検出導体１ｄ５と、第６検出導体１ｄ６と、第６導体１ｃｄ６ａと、第６導体１ｃｄ６と、が直列に接続された第３センシング部１０−３ａのひずみを検出するための第３検出回路が構成される。
【０１３５】
ここで、第１検出回路では、第１と第２接続端子導体１ｔ１，１ｔ２間の抵抗値の変化は第１検出導体１ｄ１及び第２検出導体１ｄ２の抵抗値変化であるから、第１と第２接続端子導体１ｔ１，１ｔ２間の抵抗値変化により第１センシング部１０−１ａにおけるひずみを検出することができる。
【０１３６】
しかしながら、第２検出回路及び第３検出回路では、各センシング部のひずみを検出するための、第３検出導体１ｄ３、第４検出導体１ｄ４、第５検出導体１ｄ５及び第６検出導体１ｄ６の他に、他のセンシング部に形成され該センシング部のひずみにより抵抗値が変化する、第３導体１ｃｄ３、第４導体１ｃｄ４、第５導体１ｃｄ５、第５導体１ｃｄ５ａ、第６導体１ｃｄ６ａと、第６導体１ｃｄ６を含む。
【０１３７】
したがって、第２検出回路及び第３検出回路では、被測定物のセンシング部以外のセンシング部に形成された導体における抵抗値変化を除いて被測定物のセンシング部における、第３検出導体１ｄ３及び第４検出導体１ｄ４における抵抗値変化、又は第５検出導体１ｄ５及び第６検出導体１ｄ６における抵抗値変化を算出する必要がある。
【０１３８】
第２検出回路及び第３検出回路において、被測定物のセンシング部以外のセンシング部に形成された導体における抵抗値変化を除く方法は種々考えられるが、例えば、以下のようにすればよい。
【０１３９】
例えば、第２検出回路については、第１センシング部１０−１ａに設けられた第３導体１ｃｄ３と第４導体１ｃｄ４とを、第１検出回路の第１及び第２検出導体１ｄ１，１ｄ２と同じ構成とする。同じ構成とは、第１及び第２検出導体１ｄ１，１ｄ２と同じ材料を用いて同一形状に構成することをいう。このようにすると、第３導体１ｃｄ３及び第４導体１ｃｄ４の抵抗値変化は、第１及び第２検出導体１ｄ１，１ｄ２の抵抗値変化と実質的に同一となる。
【０１４０】
したがって、第３と第４接続端子導体１ｔ３，１ｔ４間の第２検出回路の抵抗値変化から、第１検出回路で検出された第１及び第２検出導体１ｄ１，１ｄ２の抵抗値変化を除くことにより、第２検出回路における第３検出導体１ｄ３、第４検出導体１ｄ４の抵抗値変化を算出することができる。
【０１４１】
同様に、第３検出回路については、第１センシング部１０−１ａに設けられた第５導体１ｃｄ５と第６導体１ｃｄ６とを、第１検出回路の第１及び第２検出導体１ｄ１，１ｄ２と同じ構成とし、第２センシング部１０−２ａに設けられた第５導体１ｃｄ５ａと第６導体１ｃｄ６ａとを、第２検出回路における第３検出導体１ｄ３、第４検出導体１ｄ４と同じ構成とすればよい。このようにすることで、第５と第６接続端子導体１ｔ５，１ｔ６間の第３検出回路の抵抗値変化から、第１検出回路で検出された第１及び第２検出導体１ｄ１，１ｄ２の抵抗値変化と第２検出回路における第３検出導体１ｄ３、第４検出導体１ｄ４の抵抗値変化とを除くことにより、第３検出回路における第５検出導体１ｄ５及び第６検出導体１ｄ６の抵抗値変化を算出することができる。
【０１４２】
以上のように構成されたセンサシート４１ｈを有する実施形態１１のひずみセンサ１００ｈは、比較的狭い被検出対象に対して複数の検出領域のひずみを差測定することが可能であり、例えば、人体の指に対して複数の箇所における膨れや腫れを検出することができる。
【０１４３】
実施形態８のひずみセンサ１００ｈにおいて、第１非センシング部２１ｃ、第２非センシング部２２ｃ、第３非センシング部２３ｃ及び第４非センシング部２４ｃはそれぞれ、被測定物における測定領域が伸縮したときに、測定領域以外の領域における伸縮の影響を受けることなく、測定領域における伸縮に対応したひずみが検出できるように第１拘束部３１ｃ、第２拘束部３２ｃ、第３拘束部３３ｃ、第４拘束部３４ｃを含むことが好ましい。
【０１４４】
上記ひずみセンサ１００ｈに関して、上記以外の構成および特徴は、実施形態１のひずみセンサ１００ａと同様であり得る。
【０１４５】
（実施形態９）
実施形態９のひずみセンサ１００ｉは、図１２に示すように、センサシート４１ｉおよび固定部材６ｉを含み、上記センサシート４１ｉが、上記固定部材６ｉの第１主面に貼り付けられている。
【０１４６】
上記センサシート４１ｉは、図１２に示すように、第１方向に非センシング部と測定部が交互に設けられており、４つの第１非センシング部２１ｄ、第２非センシング部２２ｄ、第３非センシング部２３ｄ及び第４非センシング部２４ｄと、３つの第１センシング部１０−１ｂと、第２センシング部１０−２ｂ及び第３センシング部１０−３ｂを備えている。上記センサシート４１ｉにおいて、第１センシング部１０−１ｂは、第１非センシング部２１ｄと第２非センシング部２２ｄの間に設けられ、第２センシング部１０−２ｂは、第２非センシング部２２ｄと第３非センシング部２３ｄの間に設けられ、第３センシング部１０−３ｂは、第３非センシング部２３ｄと第４非センシング部２４ｄの間に設けられている。
【０１４７】
以上説明したように、センサシート４１ｉにおいて、第１方向に非センシング部と測定部が交互に設けられている点については実施形態８のひずみセンサ１００ｈにおけるセンサシート４１ｈと同様であるが、第４非センシング部２４ｄを除いた３つの第１非センシング部２１ｄ、第２非センシング部２２ｄ及び第３非センシング部２３ｄの形状が実施形態４の第１〜第３非センシング部２１ｃ、２２ｃ、２３ｃの形状と異なっている。具体的には、センサシート４１ｉにおいて、第１非センシング部２１ｄ、第２非センシング部２２ｄ及び第３非センシング部２３ｄはそれぞれ、それぞれ第１方向に直交する方向に延びた第１配線非センシング部２１ｄｃ、第２配線非センシング部２２ｄｃ及び第３配線非センシング部２３ｄｃと、を有している。尚、以下の説明において、第１非センシング部２１ｄ、第２非センシング部２２ｄ及び第３非センシング部２３ｄにおいてそれぞれ、第１配線非センシング部２１ｄｃ、第２配線非センシング部２２ｄｃ及び第３配線非センシング部２３ｄｃを除いた部分を第１測定非センシング部２１ｄｍ、第２第１測定非センシング部２２ｄｍ及び第３第１測定非センシング部２３ｄｍという。
【０１４８】
上記第１非センシング部２１ｄにおいて、第１配線非センシング部２１ｄｃは、第１測定非センシング部２１ｄｍの反対側の端部に第１接続端子導体１ｔ１と第２接続端子導体１ｔ２を含む。第１非センシング部２１ｃにおいて、第１及び第２配線導体１ｗ１ｄ，１ｗ２ｄはそれぞれ第１及び第２接続端子導体１ｔ１，１ｔ２から第１方向に直交する方向に延伸された後、第１測定非センシング部２１ｄｍにおいて第１方向に曲げられて配線される。
【０１４９】
第２配線非センシング部２２ｄｃは、第２測定非センシング部２２ｄｍの反対側の端部に第３接続端子導体１ｔ３と第４接続端子導体１ｔ４を含む。第２非センシング部２２ｃにおいて、第３及び第４配線導体１ｗ３ｄ，１ｗ４ｄはそれぞれ第３及び第４接続端子導体１ｔ３，１ｔ４から第１方向に直交する方向に延伸された後、第２測定非センシング部２２ｄｍにおいて第１方向に曲げられて配線される。
【０１５０】
第３配線非センシング部２３ｄｃの第３測定非センシング部２３ｄｍの反対側の端部に第５接続端子導体１ｔ５と第６接続端子導体１ｔ６を含む。第３非センシング部２３ｃにおいて、第５及び第６配線導体１ｗ５ｄ，１ｗ６ｄはそれぞれ第５及び第６接続端子導体１ｔ５，１ｔ５から第１方向に直交する方向に延伸された後、第３測定非センシング部２３ｄｍにおいて第１方向に曲げられて配線される。
【０１５１】
第１〜第２検出導体１ｄ１〜１ｄ２はそれぞれ、第１及び第２配線導体１ｗ１ｄ，１ｗ２ｄの先端から延伸して第１センシング部１０−１ｂに設けられ、その先端部分が第２非センシング部２２ｄにおいて接続される。
【０１５２】
第３〜第４検出導体１ｄ３〜１ｄ４はそれぞれ、第３及び第４配線導体１ｗ３ｄ，１ｗ４ｄの先端から延伸して第２センシング部１０−２ｂに設けられ、その先端部分が第３非センシング部２３ｄにおいて接続される。
【０１５３】
第５〜第６検出導体１ｄ５〜１ｄ６はそれぞれ、第５及び第６配線導体１ｗ５ｄ，１ｗ６ｄの先端から延伸して第３センシング部１０−３ｂに設けられ、その先端部分が第４非センシング部２４ｄにおいて接続される。
【０１５４】
以上のようにして、第１と第２接続端子導体１ｔ１，１ｔ２間に、第１センシング部１０−１ｄのひずみを検出するための、第１と第２検出導体１ｄ１，１ｄ２が直列に接続された第１検出回路が構成される。
【０１５５】
また、第３と第４接続端子導体１ｔ３，１ｔ４間に、第２センシング部１０−２ｄのひずみを検出するための、第３と第４検出導体１ｄ３，１ｄ４が直列に接続された第２検出回路が構成される。
【０１５６】
第５と第６接続端子導体１ｔ５，１ｔ６間に、第３センシング部１０−３ｄのひずみを検出するための、第５と第６検出導体１ｄ５，１ｄ６が直列に接続された第３検出回路が構成される。
【０１５７】
以上のように構成されたセンサシート４１ｉは、複数の検出領域のひずみを差測定することが可能である。
【０１５８】
センサシート４１ｉにおいて、第１非センシング部２１ｄ、第２非センシング部２２ｄ、第３非センシング部２３ｄ及び第４非センシング部２４ｄはそれぞれ、被測定物における測定領域が伸縮したときに、測定領域以外の領域における伸縮の影響を受けることなく、測定領域における伸縮に対応したひずみが検出できるように第１拘束部３１ｄ、第２拘束部３２ｄ、第３拘束部３３ｄ、第４拘束部３４ｄを含むことが好ましい。
【０１５９】
上記ひずみセンサ１００ｉに関して、上記以外の構成および特徴は、実施形態１のひずみセンサ１００ａと同様であり得る。
【０１６０】
（実施形態１０）
実施形態１０のひずみセンサ１００ｊは、図１３に示すように、センサユニット４ｊおよび固定部材６ｊを含み、平面視において、上記固定部材６ｊの外形と、上記センサシート４１ｊの外形とが重なっている。図１３は、ひずみセンサ１００ｊの裏側から見た平面図、即ちひずみセンサ１００ｊを固定部材６ｊの方から見た平面図である。
【０１６１】
上記ひずみセンサ１００ｊに関して、固定部材６ｊ以外の構成および特徴は、実施形態１のひずみセンサ１００ａと同様であり得る。
【０１６２】
以上のように構成されたひずみセンサ１００ｊは、固定部材６ｊとセンサシート４１ｊの外形が同じであるので、取り扱いが容易である。
【０１６３】
（実施形態１１）
実施形態１１のひずみセンサ１００ｋは、図１４に示すように、実施形態１のひずみセンサ１００ａのセンシング部に、検出導体５２ａ１に加え、さらに別の検出導体５２ｋ１を有する。上記検出導体５２ａ１と別の検出導体５２ｋ１は、異なる方向に伸縮する。
【０１６４】
具体的には、実施形態１１のひずみセンサは、センサシート４１ｋのセンシング部に、複数の検出部、具体的には６つの検出部を有し、該複数の検出部のうち５つの検出部は互いに平行に配置され、残りの１つの検出部は、上記平行に配置されたすべての検出部を長さ方向に延長した領域と、略垂直に交わるように配置されている。より具体的には、平行に配置された検出導体５２ａ１の先端近傍に、該先端同士を結んだ直線全体に対して略平行に、別の検出導体５２ｋ１が配置されている。
【０１６５】
上記別の検出導体５２ｋ１は、被測定物のひずみを検出する検出導体５２ａ１とは別に、被測定物の姿勢を検出する機能を有し得る。例えば、本実施態様のひずみセンサを嚥下センサとして用いる場合、検出導体による被測定者の喉の動きの検出に加え、別の検出導体（以下、「姿勢検出導体」ともいう）による顎の上げ下げの検出もでき、その動きによる影響を補正することができるため、より精度良く被対象物のひずみを検出することができる。
【０１６６】
即ち、本開示は、センシング部が、検出部を複数備え、少なくとも１つの検出部と他の検出部とが、異なる方向に伸縮するひずみセンサを提供する。
【０１６７】
好ましい態様において、上記複数の検出部の少なくとも一部は、互いに平行に配置され、他の検出部は、該平行に配置されたすべての検出部を長さ方向に延長した領域に交わるように配置されている。
【０１６８】
本実施形態では、図１４に示すように、姿勢検出導体は１つであるが、これに限定されず複数、例えば２、３または４つ存在してもよい。
【０１６９】
また、本実施形態では、姿勢検出導体は、検出導体に垂直になるように配置されているが、これに限定されず、両者は異なる方向に伸縮し、異なる方向のひずみを検出できればよい。例えば、検出導体と姿勢検出導体の伸縮方向がなす角度は、１０°以上、好ましくは４５°以上、より好ましくは７０°以上、さらに好ましくは８０°以上、特に好ましくは９０°であり得る。
【０１７０】
（実施形態１２）
実施形態１２のひずみセンサは、被測定物のひずみに対応して所定方向に伸縮し、該伸縮方向のひずみを検出する検出部を含むセンシング部と、上記センシング部の両端に位置して上記センシング部を支持する非センシング部とを備えたセンサシートを有し、上記センシング部は、上記非センシング部よりも変形しやすい、ひずみセンサである。
【０１７１】
一の態様において、上記センシング部のヤング率をＹ１、厚みをＴ１とし、上記非センシング部のヤング率をＹ２、厚みをＴ２とした場合、Ｙ１とＴ１の積Ｆ１は、Ｙ２とＴ２の積Ｆ２よりも小さい。ここに、ヤング率とは見かけのヤング率を意味する。
【０１７２】
好ましい態様において、Ｆ２に対するＦ１の比（Ｆ１／Ｆ２）は、０．０６以下、好ましくは０．０３以下であり得る。
【０１７３】
好ましい態様において、上記実施形態２のひずみセンサは、対向する第１主面と第２主面とを有する固定部材をさらに備えていてもよい。
【０１７４】
上記態様において、上記センサシートは、少なくとも一部が上記固定部材の第１主面に重なった状態で固定されており、平面視において、上記センシング部と上記固定部材とが重なる部分は、上記非センシング部と上記固定部材重なる部分よりも変形しやすい。
【０１７５】
本実施形態１２のひずみセンサでは、センシング部を、非センシング部よりも変形しやすくすることにより、例えばセンシング部のヤング率と厚みの積を、非センシング部のヤング率と厚みの積よりも小さくすることにより、例えば、皮膚の膨れに伴うひずみ等の低弾性な物性に生じるひずみの検出や、嚥下による喉の動きの検出、特に咽頭隆起の前方移動をより精度よく検出することが可能になる。実施形態１のように、センシング部にスリットを形成することにより、センシング部を非センシング部よりも変形しやすくすることができる。また、別法として、センシング部における基材の厚さを非センシング部に比較して薄くしたり、センシング部の幅を非センシング部に比較して狭くしたりすることにより、センシング部を非センシング部よりも変形しやすくしてもよい。また、本開示のひずみセンサでは、スリットに代えて、複数の貫通孔を設けたり、溝状又はドット状に凹部を形成にしたりすることにより、センシング部を変形しやすくしてもよい。固定部材が存在する場合であっても、平面視において、上記センシング部と上記固定部材とが重なる部分を、上記非センシング部と上記固定部材重なる部分よりも変形しやすくすることにより、例えばセンシング部のヤング率と厚みの積を、非センシング部のヤング率と厚みの積よりも小さくすることにより、上記と同様に低弾性な物性に生じるひずみの検出が可能になる。
【０１７６】
本開示のひずみセンサにおいて、センシング部としては、検出精度が向上することから、時間応答性が良好なものを用いることが好ましい。「時間応答性」とは、入力に対する出力の時間差を示す指標であり、時間差が短ければ短いほど時間応答性が良いと言える。本開示のひずみセンサでは、ひずみ変形が入力であり検出信号が出力となるが、その出力までの過程は、被測定物のひずみ変形に追従してセンシング部が変形し、その変形に応じた検出信号の出力となるので、正確には被測定物のひずみ変形に対するセンシング部の変形と、センシング部の変形に対する検出信号のそれぞれの時間差によって時間応答性が決まる。ここで、センシング部として時間応答性のよいものを採用したとしても、固定部材が入力される変形に対して自身の形状変化に時間差が生じる場合があり、とくに収縮ひずみ変形の場合は固定部材のたるみとなって現れる。このような固定部材を用いた場合にはセンシング部の時間応答性を低下させる。本開示のひずみセンサにおいて連続する伸縮ひずみ変形を検出する際、前の収縮変形時のたるみが残存した状態で次の伸張変形が入力された場合、たるみが除去されるまでは被測定物の変形に対してセンシング部の変形と追従しない状態であるので検出信号が出力できなくなる。そのため、固定部材として伸縮時の弾性率のヒステリシスが、センシング部伸縮時の弾性率のヒステリシスより小さいものを用いることにより、センシング部の時間応答性を低下させることがなく好ましい。
【０１７７】
上記の実施形態１〜１２のひずみセンサでは、スリットを含む低弾性率部により測定部全体の弾性率を低くして、例えば、皮膚の膨れに伴うひずみ等の低弾性な物性に生じるひずみの検出を可能にした。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、低弾性率部を形成することに代えて、例えば、測定部における基材の厚さを非センシング部に比較して薄くしたり、測定部の幅を非センシング部に比較して狭くしたりすることにより測定部の弾性率を低くするようにしてもよい。また、本発明のひずみセンサでは、低弾性率部において、スリットに代えて、複数の貫通孔を設けたり、溝状又はドット状に凹部を形成にしたりすることにより、測定部の弾性率を低くするようにしてもよい。本明細書において、低弾性率部とは、測定部における基材の厚さを非センシング部に比較して薄くしたり、測定部の幅を非センシング部に比較して狭くしたりすることにより測定部全体としての弾性率を低くすることも含む。
【０１７８】
上記の実施形態１〜１２のひずみセンサでは、検出部は、検出導体で構成されており、いわゆる電気センサである。しかしながら、本開示のひずみセンサの検出部には、特に限定されないが、例えば光学センサを用いることができる。
【０１７９】
好ましい態様において、本開示のひずみセンサは、非センシング部の第２主面に貼付部材が設けられている。
【０１８０】
上記貼付部材としては、粘着材から構成される粘着層が好ましい。
【０１８１】
上記粘着材は、特に限定されないが、例えばアクリル系またシリコーン系の柔軟性が高い粘着材が挙げられる。好ましい態様において、粘着材は、細胞毒性のない生体適合性がある粘着材、例えば３Ｍ社製の１５２４が挙げられる。
【０１８２】
なお、本明細書において、見かけのヤング率およびヒステリシスは、下記のようにして測定される。
断面形状が厚さｔ、幅Ｗの短冊状サンプルを準備する。この短冊状サンプルを引張速度１ｍｍ／ｓでひずみεまで伸張後、初期長さまで収縮させたときの引張荷重Ｆを測定する。測定の結果から、応力（Ｐａ）、見かけのヤング率、各部材の硬さ、ヒステリシスを、下記により求めることができる。
応力（Ｐａ）：引張荷重Ｆ（ｋｇｆ）×重力加速度９．８（ｍｍ／ｓ２）×厚さ（ｍｍ）×幅Ｗ（ｍｍ）
見かけのヤング率：最大ひずみε時の応力がσのとき  σ／ε
各部材硬さ：見かけのヤング率×厚さｔ
ヒステリシス：最大ひずみε時の応力がσであって、引張時のひずみε／２の時の応力がσ１、収縮時のひずみε／２の時の応力がσ２である時、σ１とσ２の差のσに対する比率σ１−σ２／σ
【０１８３】
本開示のひずみセンサは、嚥下による喉の動きの検出に利用することができる。
【０１８４】
図１５に示すように、ひずみセンサのセンシング部は、嚥下に伴って発生する甲状軟骨の動きの範囲を覆うように、被験者１０１の前頸部１０２の皮膚に貼り付けられる。甲状軟骨の上方には下顎骨１０４が位置しており、下方には胸骨１０５が位置している。甲状軟骨の左右両側には一対の頸動脈１０６が位置している。センシング部は、下顎骨１０４、胸骨１０５および頸動脈１０６に重ならない範囲に配置される。センシング部は、被験者１０１の嚥下に伴う甲状軟骨の変位により変形し、甲状軟骨の動きを検出する。例えば、１回の嚥下動作において、甲状軟骨は、嚥下動作前の位置から上方に約２０ｍｍ上昇し、前方に移動した後、下降して元の位置に戻る。
【０１８５】
上記の用途においては、ひずみセンサは、センシング部に設けられた検出部から得られる信号に基づいて、喉頭隆起の上方移動と前方移動とを判定することで嚥下を判定する。センシング部は複数の検出導体からなり、検出する伸縮方向が甲状軟骨の上下移動方向と直交方向に配置される。ある検出導体近傍に甲状軟骨がある場合、甲状軟骨の形状からなる突出量によって検出導体を伸張させることになり、その結果、検出導体の抵抗値が上昇する。検出導体の直下に甲状軟骨の最大突出部が位置する場合に抵抗値が最大となる。したがって、甲状軟骨が検出導体を横切るように上下移動した場合、検出導体の抵抗値の時間変化は甲状軟骨が検出導体直下にあるタイミングを極大値としたピーク挙動を示すので、抵抗値極大値から逆算して検出導体直下を甲状軟骨が通過した時間を推定することができる。さらに、複数の検出導体が所定の間隔で平行に配置され、甲状軟骨が一度の上下動で各検出導体を連続して通過する場合、各検出導体の抵抗極大値の時間差から甲状軟骨の移動方向や移動速度を推定することができる。甲状軟骨が前後移動した場合、検出導体を移動分大きく伸張させるため抵抗値が増加する。そのため検出導体の抵抗値の大きさから甲状軟骨の前後移動量を推定することができる。
本開示のひずみセンサは、ひずみセンサの主面に対して垂直方向の変形をより精度よくとらえることができるため、喉頭隆起の上方移動だけでなく、前方移動も検出することができ、より正確な嚥下判定を行うことができる。
【０１８６】
嚥下センサは本体部を備えていてもよい。本体部は、ひずみセンサの下側に位置して設けることができる。本体部は、内蔵したバッテリによって駆動し、ひずみセンサの検出部が信号を得ると同時に、ひずみセンサの検出部から検出される信号に基づいて嚥下検出の判定を行い、嚥下を検出したときに、その検出した嚥下時の信号のデータを抽出して、無線で外部へ出力する。嚥下検出の判定とは、嚥下の有無を判定することである。
【０１８７】
上記本体部は、前処理部、信号処理部、無線通信モジュール、バッテリ等を備えている。この場合、本体部は、コネクタ（図示せず）等を用いてひずみセンサとは取外し可能に接続される。これにより、ひずみセンサのみが破損した場合や汚れた場合に、ひずみセンサのみを本体部から取外して交換することができる。本体部はひずみセンサの下側に配置されるだけでなく、本体部は、ひずみセンサの右側または左側に配置されてもよい。
【０１８８】
前処理部はひずみセンサの各検出導体の抵抗値を信号変換する。各検出導体に一定電圧または一定電流を供給し、そのアナログ出力電圧をAD変換でデジタル信号に変換する処理を行う。
【０１８９】
信号処理部は嚥下の動作を判定する。嚥下時のデータは、例えば嚥下時のデータは、例えば変位速度成分の信号強度変化が閾値を超えたデータ範囲とすることができる。また、嚥下時のデータは、例えば予め設定しておいた嚥下の基準パターンと合致した変化パターンに対応するデータ範囲（基準パターンの嚥下開始点から嚥下終了点までのデータ範囲）としてもよい。さらに、嚥下時のデータは、上記した２つのデータ範囲のいずれか一方に、その前後の所定時間のデータを追加したデータ範囲としてもよい。
【０１９０】
抽出された信号は、無線通信モジュールを用いて無線出力される。これに加えて、抽出された信号は本体部の内部に設けられたメモリ（記憶部）に保存される。
無線通信モジュールは、本体部に設けられ、信号処理部と接続されている。無線通信モジュールは、各種の無線通信規格に応じて信号を変調する変調回路と、変調信号を送信する送信部（いずれも図示せず）等を備えている。無線通信モジュールは、信号処理部によって抽出された嚥下時の信号を、外部機器としての嚥下解析装置３０に向けて出力する。嚥下解析装置３０は、受信したデータに基づいて、嚥下機能解析を行う。嚥下機能解析とは、例えば飲み込む力がどのくらいあるかなどの嚥下の能力を判定することである。
【０１９１】
本態様においては、本体部は、ひずみセンサの検出部が信号を得ると同時に、ひずみセンサの検出部から検出される信号に基づいて嚥下検出の判定を行い、嚥下を検出したと判定する毎に、その嚥下時の信号のデータを抽出して無線で外部へ出力する。このため、無線で送信するデータは嚥下時のデータのみとなり、大量のデータを継続的に送信する必要がない。従って、例えば通信モジュールの消費電力を抑制でき、内蔵バッテリとして小型低背低容量のものを使用することができる。
【実施例】
【０１９２】
実施例１
・センサユニット４ａの作製
まず、センサシート部の基材５１ａ、端子部の基材５７ａ及び接続部の基材５８ａを含む、熱可塑性ポリウレタンからなる基材を準備した。かかる基材において、センサシート部の基材５１ａは、幅：５０ｍｍ、長さ：８０ｍｍ、厚さ：４０μｍの矩形である。該基材の一方の主面（第１主面）に、図１および２に示されるように導体を形成した。ここで、本実施例のひずみセンサでは、基材５１ａ部分の両端から３０ｍｍの部分を非センシング部とし、その間の２０ｍｍの部分をセンシング部とした。また、センシング部の右端から１０ｍｍまで検出導体５２ａ１を形成した。導体の幅は１．５ｍｍとし、２つの検出導体５２ａ１間の間隔は、０．６ｍｍとした。各検出部間の間隔は、８ｍｍとした。導体は、銀粉末と熱硬化性樹脂を含む銀ペーストを印刷し、加熱により樹脂を硬化させて形成した。導体は、基材の接続部及び端子部にも形成した。【０１９３】
スリットは、長さが３ｍｍ、幅が０．２ｍｍになるように、各低弾性率部においてそれぞれ０．５ｍｍピッチでＣＯ２レーザ加工により形成した。さらに、非センシング部４６ａの配線導体を覆うように拘束部５４ａを形成し、非センシング部４７ａにも拘束部５５ａを形成した。拘束部５４ａ，５５ａは、それぞれＵＶ硬化型のウレタン変性アクリル樹脂により形成した。【０１９４】
上記のようにして得られたセンサユニット４ａを作製した。かかるセンサユニットのセンシング部における伸縮方向に沿った引張荷重を測定した。結果を表１に示す。【０１９５】
・ひずみセンサの作製
次に固定部材６ａを準備した。固定部材６ａは、厚さ２ｍｍのクロロプレンゴムスポンジ（独立気泡）を用いた。かかる固定部材の引張荷重及び圧縮荷重を測定した。結果を表しに示す。【０１９６】
上記で得られたセンサユニット４ａのセンサシート４１ａおよび端子部４２ａを、固定部材６ａに接着剤により貼り付けて、センサユニット４ａを固定部材６ａに固定することにより、実施例１のひずみセンサを製造した。この時、センサシート４１ａには、引張応力を印加しなかった。上記接着剤としては、アクリル系接着剤を用いた。かかる実施例１のひずみセンサの、センシング部における引張荷重を測定した。結果を表１に示す。【０１９７】
【表１】
2020166122.tif 000003
【０１９８】
試験例１
喉の皮膚の硬さが異なる二人を被験者Ａおよび被験者Ｂとし、固定部材を有しないセンサシート４１ａを直接喉に貼り付けて、水を飲み込んだ際の喉の動きを測定した。なお、動画解析により、実際の皮膚表面の動きを解析した。被験者Ａの結果を図１６に、被験者Ｂの結果を図１７に示す。【０１９９】
上記の結果、被験者Ａは動画解析結果と同様な出力変化が見られるのに対し、被験者Ｂは一部のセンサが出力変化しておらず、ひずみを検出できていないことが分かった。センサシートを貼り付けた状態を比較すると、皮膚が硬い被験者Ａは喉とセンサシートのいずれもシワが無い状態であったが、皮膚が柔らかい被験者Ｂは喉にシワが発生しており、センサシートが収縮した状態となっていた。喉の表面は内部軟骨の動作によって変形するが、被験者Ｂは皮膚が柔らかいためにセンサシート部は常に収縮して変形せず、喉の変形が十分センサシートに伝達せず、測定不良が起こっていたと考えられる。【０２００】
そこで、固定部材を有する実施例１のひずみセンサ１００ａを、被験者Ｂの喉に、（１）シワが無い状態で貼りつけた場合、（２）意図的にシワを作った状態で貼り付けた場合で、水を飲み込んだ際の喉の動きを測定した。（１）シワが無い状態で貼りつけた場合の結果を図１８に、（２）意図的にシワを作った状態で貼り付けた場合の結果を図１９に示す。【０２０１】
上記の結果、（１）と（２）のいずれの場合も同様の結果が得られ、本願のひずみセンサを用いることにより、喉の状態によらず、安定して動作が検出できることが確認された。【０２０２】
実施例２
センサシート４１ａに引張応力（０．０３６Ｎ／ｍｍ：ひずみ２０％）を加えた状態で、センサユニット４ａを固定部材６ａに固定した以外は、実施例１と同様にして実施例２のひずみセンサを作製した。【０２０３】
試験例２
実施例１のひずみセンサおよび実施例２のひずみセンサについて、ひずみは０％−２０％の間で５０秒で３回程度の繰り返し回数になるように加えて、ひずみに対する抵抗値の変化を測定した。【０２０４】
上記の結果、実施例２のひずみセンサを用いた場合には、ひずみが０％のときの抵抗値がひずみを繰り返し加えたのちにも変化していないことが確認された。一方、実施例１では、ひずみが０％のときの抵抗値がひずみを繰り返し加えるにつれて上昇しているのが確認された。すなわち、実施例２ではゼロドリフトが生じていないことが確認された。【０２０５】
実施例３及び４、比較例１
実施例１に記載のセンサユニットと同様の構成を有するセンサユニットであって、センサシートの厚み、スリットの形状、および固定部材の材質を変更することにより、センシング部のヤング率、非センシング部のヤング率、固定部材の伸縮時の弾性率のヒステリシス及びセンサシートの伸縮時の弾性率のヒステリシスを、下記表の値となるように調整し、ひずみセンサ（実施例３及び４、ならびに比較例１）を作成した。【０２０６】
【表２】
2020166122.tif 000004
【０２０７】
上記表に示されるように、各ひずみセンサにおいて、ヤング率と厚みの積およびヒステリシスは下記のような関係を有する。
実施例３においては、センシング部のヤング率と厚みの積は、非センシング部のヤング率と厚みの積よりも小さく、固定部材の伸縮時の弾性率のヒステリシスは、センサシートの伸縮時の弾性率のヒステリシスよりも小さい。
実施例４においては、センシング部のヤング率と厚みの積は、非センシング部のヤング率と厚みの積よりも小さく、固定部材の伸縮時の弾性率のヒステリシスは、センサシートの伸縮時の弾性率のヒステリシスよりも小さい。
比較例１においては、センシング部のヤング率と厚みの積は、非センシング部のヤング率と厚みの積よりも大きく、固定部材の伸縮時の弾性率のヒステリシスは、センサシートの伸縮時の弾性率のヒステリシスよりも小さい。【０２０８】
試験例３
ひずみセンサを被験者の喉に貼り付けて、水を飲みこんだ際の喉の動きを測定した。結果を図２０に示す。なお、図２０において、点線は、嚥下時に甲状軟骨が前後移動するときの皮膚の表面のひずみを映像解析にて測定した結果である。【０２０９】
図２０に示されるように、比較例１ひずみの変化前から出力し、ひずみ変化後も出力が基線にならないブロードな特性となり、ひずみの検出精度が低くなった。これに対して実施例３及び４は、ひずみに対する出力が大きく、ピークを検出することができ、ひずみの検出精度が高かった。
実施例３のセンシン部のヤング率と厚みの積（Ｆ１）と非センシング部のヤング率と厚みの積（Ｆ２）の比率（Ｆ１／Ｆ２）は０．０２であり、実施例４のＦ１／Ｆ２は０．１５であり、Ｆ１／Ｆ２の値がより小さい実施例３の方がより大きなピークを得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【０２１０】
本開示のひずみセンサは、例えば、人体の皮膚の局所的な膨れ等の変形を検出等、種々の領域においてひずみの検出が求められる用途に適用できる。
【符号の説明】
【０２１１】
１００ａ〜ｋ…ひずみセンサ
１…導体部
１ｃｄ３…第３導体
１ｃｄ４…第４導体
１ｃｄ５…第５導体
１ｃｄ６…第６導体
１ｔ…接続端子導体
１ｗ…配線導体
１ｄ，１ｄａ…検出導体
１ｔ１〜１ｔ６…第１〜第６接続端子導体
１ｗ１〜１ｗ６，１ｗ１ｄ〜１ｗ６ｄ…第１〜第６配線導体
１ｄ１〜１ｄ６…第１〜第６検出導体
３，３−１〜３−１０…スリット
４ａ，４ｊ…センサユニット
６ａ〜６ｊ…固定部材
１０，１０ａ，…センシング部
１０−１，１０−１ａ，１０−１ｂ…第１センシング部
１０−２，１０−２ａ，１０−２ｂ…第２センシング部
１０−３，１０−３ａ，１０−３ｂ…第３センシング部
１１，１１−１〜１１−６，１１ａ…検出部
１２，１２−１〜１２−６，１２ａ…低弾性率部
１２ａ１…第１低弾性率部
１２ａ２…第２低弾性率部
２０…非センシング部
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ…第１非センシング部
２１ｂ０…ベース非センシング部
２１ｂ１…第１分岐非センシング部
２１ｂ２…第２分岐非センシング部
２１ｄｃ…第１配線非センシング部
２１ｄｍ…第１測定非センシング部
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ…第２非センシング部
２２ｄｃ…第２配線非センシング部
２２ｄｍ…第２第１測定非センシング部
２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ…第３非センシング部
２３ｄｃ…第３配線非センシング部
２３ｄｍ…第３第１測定非センシング部
２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ…第４非センシング部
３１ａ，３１ｃ，３１ｄ…第１拘束部
３２ａ，３２ｃ，３２ｄ…第２拘束部
３３ｃ，３３ｄ…第３拘束部
３４ｂ…拘束部
３４ｃ，３４ｄ…第４拘束部
４１ａ，４１ｃ〜ｊ…センサシート
４２ａ…端子部
４３ａ…接続部
４５ａ，４５ｋ…センシング部
４６ａ，４７ａ…非センシング部
４８ａ，４８ｊ…フラットケーブル
５１ａ…基材
５２ａ…導体
５２ａ１，５２ｋ１…検出導体
５２ａ２…固定導体
５２ａ３…配線導体
５２ａ４…端子導体
５３ａ…スリット
５４ａ，５５ａ…拘束部
５７ａ…基材
５８ａ…基材
６１ｂ…ウインドウ
１０１，２０１，３０１，４０１，５０１…基材
【図１】
2020166122.tif 000005
【図２】
2020166122.tif 000006
【図３】
2020166122.tif 000007
【図４】
2020166122.tif 000008
【図５】
2020166122.tif 000009
【図６】
2020166122.tif 000010
【図７】
2020166122.tif 000011
【図８】
2020166122.tif 000012
【図９】
2020166122.tif 000013
【図１０】
2020166122.tif 000014
【図１１】
2020166122.tif 000015
【図１２】
2020166122.tif 000016
【図１３】
2020166122.tif 000017
【図１４】
2020166122.tif 000018
【図１５】
2020166122.tif 000019
【図１６】
2020166122.tif 000020
【図１７】
2020166122.tif 000021
【図１８】
2020166122.tif 000022
【図１９】
2020166122.tif 000023
【図２０】
2020166122.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】令和3年7月29日(2021.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物のひずみに対応して所定方向に伸縮し、該伸縮方向のひずみを検出する検出部を含むセンシング部を備えた伸縮性を備えるセンサシートと
対向する第１主面と第２主面とを有する固定部材と
を有してなり、
前記センサシートは、少なくとも一部が前記固定部材の第１主面に重なった状態で固定されており、
前記固定部材の引張荷重は、前記センサシートのセンシング部の引張荷重よりも大きい、
ひずみセンサ。
【請求項２】
前記センシング部の引張荷重は、前記被測定物の引張荷重よりも小さい、請求項１に記載のひずみセンサ。
【請求項３】
前記ひずみセンサのセンシング部が存在する領域の引張荷重は、前記検出部の伸縮方向に沿って、ひずみ５％で０．１０Ｎ／ｍｍ以下であり、ひずみ１０％で０．１５Ｎ／ｍｍ以下であり、ひずみ２０％で０．２５Ｎ／ｍｍ以下であり、
前記固定部材の圧縮荷重は、前記検出部の伸縮方向に沿って、ひずみ５％で０．００５Ｎ／ｍｍ以上であり、ひずみ１０％で０．０１Ｎ／ｍｍ以上であり、ひずみ２０％で０．０３Ｎ／ｍｍ以上である、
請求項１又は２に記載のひずみセンサ。
【請求項４】
被測定物のひずみに対応して所定方向に伸縮し、該伸縮方向のひずみを検出する検出部を含むセンシング部と、前記センシング部の両端に位置して前記センシング部を支持する非センシング部とを備えたセンサシートと、
対向する第１主面と第２主面とを有する固定部材とを有し、
前記センシング部は、前記非センシング部よりも変形しやすく、
前記センサシートは、少なくとも一部が前記固定部材の第１主面に重なった状態で固定されており、
平面視において、前記センシング部と前記固定部材とが重なる部分は、前記非センシング部と前記固定部材が重なる部分よりも変形しやすい、
ひずみセンサ。
【請求項５】
前記センシング部のヤング率をＹ１、厚みをＴ１とし、前記非センシング部のヤング率をＹ２、厚みをＴ２とした場合、Ｙ１とＴ１の積Ｆ１は、Ｙ２とＴ２の積Ｆ２よりも小さい、請求項４に記載のひずみセンサ。
【請求項６】
前記固定部材は、スポンジ材である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【請求項７】
前記固定部材の厚さは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である、請求項６に記載のひずみセンサ。
【請求項８】
平面視において、前記固定部材の外形と、前記センサシートの外形とが重なっている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【請求項９】
前記固定部材は、平面視において、少なくとも前記センサシート全体と重なるように存在する、請求項１〜８のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【請求項１０】
前記固定部材は、平面視において、前記センサシートのセンシング部を囲むように存在する、請求項１〜９のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【請求項１１】
前記検出部は複数存在する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【請求項１２】
前記複数の検出部は、互いに平行に配置されている、請求項１１に記載のひずみセンサ。
【請求項１３】
前記センシング部は、前記検出部を複数備え、少なくとも１つの検出部と他の検出部とは、異なる方向に伸縮する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【請求項１４】
前記複数の検出部の少なくとも一部は、互いに平行に配置され、他の検出部は、該平行に配置されたすべての検出部を長さ方向に延長した領域に交わるように配置されている、請求項１３に記載のひずみセンサ。
【請求項１５】
前記複数の検出部は、各検出部の伸縮方向が放射状になるように配置されている、請求項１１に記載のひずみセンサ。
【請求項１６】
前記検出部は、該検出部の伸縮に対応して抵抗値が変化する検出導体である、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【請求項１７】
前記センシング部は、前記検出部の伸縮方向に沿って引張応力が加わった状態にある、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【請求項１８】
前記センシング部は、前記検出部の伸縮方向に交差する方向に設けられた複数のスリットを含む、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【請求項１９】
前記固定部材の伸縮時の弾性率のヒステリシスは、前記センシング部の伸縮時の弾性率のヒステリシスより小さい、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のひずみセンサ。
【国際調査報告】
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