JP2017181320A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】複数の感圧領域による複数箇所での圧力検出が、簡単な構造および処理によって実現可能とされる、新規な構造の圧力センサを提供すること。【解決手段】弾性体層１８の両面に第一の電極２８と第二の電極３０が重ね合わされており、第一の電極２８と第二の電極３０の交差対向部分には第一の電極２８と第二の電極３０の対向方向への入力によって電気的な変化を生じる圧力検出部３８がそれぞれ形成されていると共に、複数の圧力検出部３８を備える感圧領域１６が形成されている圧力センサ１０において、感圧領域１６を構成する第一の電極２８と第二の電極３０の何れか一方が、他の感圧領域１６を構成する第一の電極２８と第二の電極３０の何れか一方に直列的に接続されていると共に、それら複数の感圧領域１６の圧力検出部３８に生じる電気的な変化量を何れも検出する検出回路４８が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、第一の電極と第二の電極の対向方向への入力に際して、圧力検出部に生じる電気的な変化に基づいて圧力を検出する圧力センサに関するものである。

従来から、入力の有無や作用する圧力の大きさなどを検出する圧力センサが知られており、例えば特開２００４−１５７００６号公報（特許文献１）などに開示されている。特許文献１の圧力センサは、印加側端子とレシーブ側端子を弾性体を挟んで対向させた圧力検出部を備えており、それら端子の対向方向の入力時に圧力検出部に生じる抵抗値の変化などの電気的な変化に基づいて、圧力が検出されるようになっている。

ところで、所定の領域に作用する圧力の分布などを検出するために、複数の圧力検出部を二次元的に配して感圧領域を形成する場合もある。これにより、各圧力検出部の検出結果に基づいて所定の感圧領域における作用圧力の大きさの分布などを計測することができる。

しかしながら、特許文献１の図５などからも理解されるように、感圧領域は一つの領域であって、複数の領域で圧力分布を計測する場合には、複数の圧力センサを準備する必要がある。そして、圧力センサごとに設けられる複数の検出回路によって得られる各検出値に基づいて圧力を各別に算出する必要があり、検出回路や演算装置が複数必要になるという不具合があると共に、演算処理の複雑化も問題になるおそれがあった。

特開２００４−１５７００６号公報

本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、複数の感圧領域による複数箇所での圧力検出が、簡単な構造および処理によって実現可能とされる、新規な構造の圧力センサを提供することにある。

以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。

すなわち、本発明の第一の態様は、弾性体層の両面に第一の電極と第二の電極が重ね合わされており、該第一の電極と該第二の電極の交差対向部分には該第一の電極と該第二の電極の対向方向への入力によって電気的な変化を生じる圧力検出部がそれぞれ形成されていると共に、複数の圧力検出部を備える感圧領域が形成されている圧力センサにおいて、前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方が、他の前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方に直列的に接続されていると共に、それら複数の感圧領域の前記圧力検出部に生じる電気的な変化量を何れも検出する検出回路が設けられていることを、特徴とする。

このような第一の態様に従う構造とされた圧力センサによれば、複数の感圧領域を備えていることによって、一つの圧力センサによって相互に離れた複数箇所の圧力を検出することができる。

しかも、感圧領域を構成する第一の電極と第二の電極の何れか一方が、他の感圧領域を構成する第一の電極と第二の電極の何れか一方に対して、直列的に接続されていることから、物理的に離隔して配される複数の感圧領域に作用する圧力の検出を、１つの感圧領域に作用する圧力の検出と同様に処理することが可能となる。それ故、複数の感圧領域に作用する圧力の検出処理を共通の検出回路によって実行可能となって、構造の簡素化が図られるとともに演算などの検出処理が簡略化される。

本発明の第二の態様は、第一の態様に記載された圧力センサにおいて、前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方と、他の前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方が、接続ラインによって直列的に接続されていると共に、該第一の電極および該第二の電極と該接続ラインが相互に異なる材料で形成されているものである。

第二の態様によれば、第一，第二の電極に対する要求性能と、接続ラインに対する要求性能を、それぞれ高度に実現することができる。

本発明の第三の態様は、第一又は第二の態様に記載された圧力センサにおいて、前記感圧領域を外れた部分に屈曲部が設けられているものである。

第三の態様によれば、圧力センサが感圧領域を外れた部分で折れる或いは曲がることにより、圧力センサの屈曲が検出精度に及ぼす影響が低減される。

本発明の第四の態様は、第一〜第三の何れか１つの態様に記載された圧力センサにおいて、複数の前記感圧領域を備える感圧シートがそれら感圧領域を外れた部分でベース部材に位置決めされているものである。

第四の態様によれば、複数の感圧領域が単一の感圧シートに設けられていることにより、それら複数の感圧領域を一体的に取り扱うことができると共に、それら複数の感圧領域の配置が容易になる。しかも、感圧シートが複数の感圧領域を外れた部分でベース部材に対して位置決めされることにより、検出精度に対する位置決め構造の影響が低減されて、良好な検出精度を得ることができる。

本発明の第五の態様は、第一〜第四の何れか１つの態様に記載された圧力センサにおいて、複数の前記感圧領域に同時に作用する圧力が共通の前記検出回路によって検出されるものである。

第五の態様によれば、複数の感圧領域に同時に作用する圧力を共通の検出回路で検出することにより、検出処理の高速化などが図られる。

本発明の第六の態様は、第一〜第五の何れか１つの態様に記載された圧力センサにおいて、前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方と、他の前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方が、接続ラインによって直列的に接続されていると共に、該接続ラインが該第一の電極および該第二の電極よりも狭幅とされているものである。

第六の態様によれば、感圧領域を外れた電極間の接続部分が狭幅の接続ラインで構成されていることにより、接続ラインが圧力検出部において検出される電気的な変化に影響し難く、感圧領域における圧力の検出精度の向上が図られる。

本発明によれば、複数の感圧領域が設けられていることによって、物理的に離隔した複数箇所の圧力を１つの圧力センサによって検出することが可能となる。更に、感圧領域を構成する第一の電極と第二の電極の何れか一方が、他の感圧領域を構成する第一の電極と第二の電極の何れか一方に対して、直列的に接続されていることから、複数の感圧領域に作用する圧力の検出を共通の検出回路によって１つの感圧領域に作用する圧力の検出と同様に処理することが可能となる。

本発明の第一の実施形態としての圧力センサを示す平面図。 図１に示す圧力センサの分解斜視図。 図１に示す圧力センサを備える座圧検出装置の平面図。 本発明の第二の実施形態としての圧力センサを示す平面図。 本発明の第三の実施形態としての圧力センサを備える椅子を示す平面図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明の第一の実施形態としての圧力センサ１０が示されている。圧力センサ１０は、感圧シート１２にセンサコントローラ１４が接続された構造を有している。以下の説明において、原則として、上下方向とは図１中の紙面直交方向を、前後方向とは図１中の上下方向を、左右方向とは図１中の左右方向を、それぞれ言う。

より詳細には、感圧シート１２は、左右に離れて設けられる第一の感圧領域１６ａと第二の感圧領域１６ｂを備えており、図２に示すように、弾性体層としての誘電体層１８の一方の面に第一のエラストマシート２０が重ね合わされると共に、誘電体層１８の他方の面に第二のエラストマシート２２が重ね合わされた構造を、有している。

誘電体層１８は、弾性材料であるゴムや樹脂などの電気絶縁性エラストマで形成されて、板状乃至はシート状とされており、弾性的に伸縮変形可能とされて、特に厚さ方向で容易に弾性変形可能とされている。なお、誘電体層１８の形成材料としては、例えば、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル−ポリ塩化ビニリデン共重合体、エチレン−酢酸共重合体などが、好適に採用される。更に、誘電体層１８は発泡体であっても良く、必要な誘電率と柔軟性が確保されれば、その発泡体は、必ずしも独立気泡によって均質な相を呈するものに限定されず、例えば連続気泡が形成されるなどして不均一な相を呈していても良い。また、誘電体層１８の厚さや形成材料などは、後述する圧力検出部３８において求められる比誘電率や柔軟性に応じて適宜に設定される。

第一のエラストマシート２０と第二のエラストマシート２２は、互いに略同じ材料および形状で形成されており、ゴム弾性体や高分子エラストマで形成された電気絶縁性のシートであって、本実施形態では平面視で略矩形とされている。さらに、エラストマシート２０，２２には、周上の一辺において外周へ突出する一組の接続片２４，２６が並んで設けられている。なお、エラストマシート２０，２２の形成材料は、特に限定されるものはないが、たとえばシリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、ポリエステル樹脂、ポリエーテルウレタン樹脂、ポリカーボネートウレタン樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ニトロセルロース、変性セルロース類などが、好適に採用される。また、図中のエラストマシート２０，２２は、後述する第一，第二の電極２８，３０や第一，第二の配線３４，３６、接続ライン３２などの理解を容易とするために透明とされているが、不透明でも良い。

また、第一のエラストマシート２０の下面には、第一の電極２８が形成されている。第一の電極２８は、導電性の金属や導電性フィラーを混合したゴム及びエラストマなどの導電性高分子材料で形成されており、本実施形態では、第一の電極２８の形成材料として、エポキシ樹脂などの合成樹脂媒体にカーボンフィラーを混合して分散させたものが採用されている。また、第一の電極２８は、前後へ直線的に延びる薄肉帯状とされており、３２本の第一の電極２８が左右に等間隔で並んで配置されている。

さらに、第一のエラストマシート２０には、第一の感圧領域１６ａを構成する第一の電極２８ａと、第二の感圧領域１６ｂを構成する第一の電極２８ｂが形成されている。本実施形態では、１６本の第一の電極２８ａと１６本の第一の電極２８ｂが、それら第一の電極２８の幅方向である左右方向で所定の距離を隔てて配置されている。なお、左右に離れて隣り合う第一の電極２８ｂと第一の電極２８ａの距離は、左右に隣り合う第一の電極２８ｂ，２８ｂ間の距離および第一の電極２８ａ，２８ａ間の距離よりも大きくされている。

また、第二のエラストマシート２２の上面には、第二の電極３０が形成されている。第二の電極３０は、第一の電極２８と同様の材料で形成されて、左右へ直線的に延びる薄肉帯状とされており、３２本の第二の電極３０が前後に等間隔で並んで配置されている。なお、第一，第二の電極２８，３０の形成材料として、好適には、エポキシ樹脂などの合成樹脂媒体にカーボンフィラーを混合して分散させたものが採用される。また、後述する第一のエラストマシート２０と第二のエラストマシート２２の重ね合わせ状態において、第一の電極２８と第二の電極３０は、互いに傾斜するように延びており、本実施形態では互いに略直交する方向へ延びている。なお、第一の電極２８と第二の電極３０は、互いに略同じ幅で形成されている。

さらに、第二のエラストマシート２２には、第一の感圧領域１６ａを構成する第二の電極３０ａと、第二の感圧領域１６ｂを構成する第二の電極３０ｂが形成されている。本実施形態では、第二の電極３０が第一の電極２８よりも短く形成されており、３２本の第二の電極３０ａと３２本の第二の電極３０ｂが、それら第二の電極３０の長さ方向である左右方向で所定の距離を隔てて配置されている。

更にまた、第二のエラストマシート２２には、第二の電極３０ａの右端と第二の電極３０ｂの左端とを繋ぐ接続ライン３２が形成されている。接続ライン３２は、左右方向へ直線的に延びて所定の前後間隔で３２本が形成されて、長さ方向で離れて並んだ第二の電極３０ａと第二の電極３０ｂの間にそれぞれ配置されることにより、それら第二の電極３０ａと第二の電極３０ｂが接続ライン３２によって直列的に接続されている。更に、接続ライン３２は、第二の電極３０ａ，３０ｂよりも幅が小さくされている。更にまた、接続ライン３２は、第一，第二の電極２８，３０とは異なる材料で形成されており、好適には第二の電極３０よりも電気抵抗率が小さい材料で形成されて、例えば、エポキシ樹脂などの合成樹脂媒体に銀などの導電性フィラーを混合した導電性高分子材料によって第二のエラストマシート２２の上面に印刷される。尤も、接続ライン３２は、第一，第二の電極２８，３０と同じ材料で形成することも可能であり、これによって、接続ライン３２を第一，第二の電極２８，３０と一体で容易に形成することができる。

また、第一のエラストマシート２０が第一の電極２８の形成領域よりも外側まで広がっており、第一のエラストマシート２０における第一の電極２８の形成領域よりも外側には、第一の配線３４が形成されている。第一の配線３４は、第一の電極２８よりも狭幅とされて、各第一の電極２８の上端から接続片２４まで延びており、例えば導電性高分子材料によって第一のエラストマシート２０の下面に印刷されて形成されている。また、第一の配線３４は、第一の電極２８よりも狭幅とされており、各第一の電極２８に接続される３２本の第一の配線３４が相互に独立して並列的に形成されている。

さらに、第二のエラストマシート２２が第二の電極３０の形成領域よりも外側まで広がっており、第二のエラストマシート２２における第二の電極３０の形成領域よりも外側には、第二の配線３６が形成されている。第二の配線３６は、第二の電極３０よりも狭幅とされて、各第二の電極３０ａの左端から接続片２６まで延びており、例えば導電性高分子材料によって第二のエラストマシート２２の上面に印刷されて形成されている。また、第二の配線３６は、第二の電極３０よりも狭幅とされており、各第二の電極３０に接続される３２本の第二の配線３６が相互に独立して並列的に形成されている。

なお、第一の配線３４および第二の配線３６の形成材料としては、第一，第二の電極２８，３０よりも電気抵抗率の小さい導電性高分子材料が望ましく、例えばエポキシ樹脂などの合成樹脂媒体に銀などの導電性フィラーを混合したものが採用される。また、第一の配線３４および第二の配線３６は、各複数の第一，第二の電極２８，３０に接続される複数が並列的に形成されているが、図中では一体として図示されており、見易さのために図１，２では薄墨色に着色して示した。

かくの如き構造とされた第一のエラストマシート２０と第二のエラストマシート２２が、誘電体層１８の上下各一方側から重ね合わされている。これにより、図３に示すように、第一のエラストマシート２０の第一の電極２８と第二のエラストマシート２２の第二の電極３０とが、誘電体層１８を挟んで互いに対向するように交差して配置されている。そして、第一の電極２８と第二の電極３０の誘電体層１８を介した交差対向部分においてコンデンサが構成されており、かかるコンデンサによって圧力検出部３８が構成されている。

これら第一，第二の電極２８，３０の交差部分（圧力検出部３８）では、誘電体層１８とエラストマシート２０，２２の積層方向（上下方向）へ圧力が加わると、誘電体層１８が変形して第一，第二の電極２８，３０間の距離が短くなって、入力を受けた圧力検出部３８の静電容量が変化する。それ故、電気的な制御装置からなるセンサコントローラ１４を用いて、各圧力検出部３８における静電容量の変化を検知することで、各圧力検出部３８に及ぼされた圧力を検出することが可能とされており、複数の圧力検出部３８が配された領域が入力される圧力を検出する感圧領域１６とされている。要するに、感圧シート１２は、第一，第二の電極２８，３０の各交差部分（圧力検出部３８）が静電容量型の圧力検出素子（セル）として機能して、各圧力検出素子の検出結果に基づいて感圧領域１６の圧力分布を検出する静電容量型のセンサとされている。

また、本実施形態の感圧シート１２は、第一の電極２８ａと第二の電極３０ａの交差対向部分に形成される圧力検出部３８を有する第一の感圧領域１６ａと、第一の電極２８ｂと第二の電極３０ｂの交差対向部分に形成される圧力検出部３８を有する第二の感圧領域１６ｂとを備えている。第一の感圧領域１６ａと第二の感圧領域１６ｂは左右に所定の距離を隔てて設けられており、それら第一の感圧領域１６ａと第二の感圧領域１６ｂの間には接続ライン３２が配設された非検出領域４０が設けられている。なお、第一の感圧領域１６ａと第二の感圧領域１６ｂは、それぞれ５１２個の圧力検出部３８が左右１６列×前後３２列で二次元的に配置されている。

また、第一の配線３４がセンサコントローラ１４の第一のコネクタ４２に着脱可能に接続されていると共に、第二の配線３６がセンサコントローラ１４の第二のコネクタ４４に着脱可能に接続されており、左右の感圧領域１６ａ，１６ｂを備えた感圧シート１２がセンサコントローラ１４に対して着脱可能に接続されている。

センサコントローラ１４は、例えば、図１に示すように、電源装置としての作動電圧給電用の電源回路４６と、静電容量検知用の検出回路４８とを、備えている。電源回路４６は、第一，第二の配線３４，３６で接続された３２本の第一の電極２８ａ．２８ｂと３２本の第二の電極３０ａに対する給電を選択的に行うようになっている。そして、電源回路４６は、中央演算装置（ＣＰＵ）５０による制御下で、左右の感圧領域１６ａ，１６ｂにおいてコンデンサを構成する１０２４箇所の各交差部分（圧力検出部３８）に対して、計測用電圧として周期的な波形電圧を走査的に印加する。

かかる電圧作用下で検出される各圧力検出部３８の静電容量の検出信号が、順次に検出回路４８で検出され、その検出値がＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）５２に記憶される。なお、検出回路４８による静電容量の検出は、例えば電流値から求められるインピーダンスを用いて静電容量値を求めることによって行われる。

また、ＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）５４には、第一，第二の電極２８，３０の交差部分で構成されたコンデンサの特性データが記憶されており、この特性データに基づいて、ＣＰＵ５０により、配線抵抗の影響を排除して求められた静電容量の検出値から第一，第二の電極２８，３０の交差部分に及ぼされた外力である圧迫力が求められる。なお、図１では、電源回路４６，検出回路４８，ＣＰＵ５０，ＲＡＭ５２，ＲＯＭ５４を備えるセンサコントローラ１４を簡略に図示した。

従って、第一，第二の電極２８，３０の交差部分で構成された１０２４箇所の圧力検出部３８における静電容量をそれぞれスキャンすることにより、各圧力検出部３８に作用する圧力が各別に検出可能とされていると共に、全体として二次元的な圧力分布が検出可能とされている。

ここにおいて、第一の感圧領域１６ａを構成する第二の電極３０ａと、第二の感圧領域１６ｂを構成する第二の電極３０ｂが、物理的に離れた位置に配置されていると共に、接続ライン３２によって電気的に直列接続されている。それ故、例えば、第二の電極３０ａに検出電圧が印加されることによって、接続ライン３２で直列的に接続された第二の電極３０ｂにも同じ検出電圧が印加されると共に、第二の感圧領域１６ｂの圧力検出部３８で検出される静電容量検出値が、第二の電極３０ａおよび接続ライン３２を介してセンサコントローラ１４の検出回路４８に検出される。従って、圧力センサ１０では、左右の感圧領域１６ａ，１６ｂにおける各圧力検出部３８の検出信号を、共通の検出回路４８（センサコントローラ１４）によって検出することができる。

このような構造とされた圧力センサ１０によれば、左右に離隔して配置された第一の感圧領域１６ａと第二の感圧領域１６ｂによって、物理的に離れた二箇所に作用する圧力を１つの圧力センサ１０で検出することができる。

さらに、左右方向に離れて位置する第一の感圧領域１６ａの第二の電極３０ａと第二の感圧領域１６ｂの第二の電極３０ｂが、接続ライン３２によって直列的に接続されている。これにより、第二の電極３０ａを含んで構成される第一の感圧領域１６ａと第二の電極３０ｂを含んで構成される第二の感圧領域１６ｂにおいて、静電容量を検出するセンサコントローラ１４の検出回路４８を共通化することができて、構造や演算処理の簡略化が図られる。要するに、圧力センサ１０では、第二の電極３０ａ，３０ｂが接続ライン３２で直列的に接続されていることによって、物理的に離れて設けられた２つの感圧領域１６ａ，１６ｂを電気的な検出および演算処理において１つの領域として一体的に扱うことが可能とされており、１つの感圧領域だけを備える圧力センサと同様の検出回路４８を備えるセンサコントローラ１４によって圧力を検出することができる。

更にまた、本実施形態では、第一の感圧領域１６ａと第二の感圧領域１６ｂに同時に圧力が作用する場合にも、それら感圧領域１６ａ，１６ｂに同時に作用する圧力を共通のセンサコントローラ１４によって検出することで、演算処理の高速化などが実現され得る。

また、接続ライン３２が第二の電極３０よりも狭幅とされて、上下方向視の面積が小さくされていることにより、接続ライン３２がコンデンサを構成することなどによる検出時のノイズが低減されて、検出精度の向上が図られる。更に、接続ライン３２の形成材料が第二の電極３０よりも電気抵抗率の小さい材料とされていることにより、第二の電極３０よりも狭幅で小さな断面積を有する接続ライン３２が、静電容量の検出に悪影響を及ぼすのを防ぐことができる。

ところで、圧力センサ１０は、例えば、図３に示すような座圧検出装置５６に適用することができる。即ち、座圧検出装置５６は、袋状のカバー５８に圧力センサ１０が収容された構造を有している。なお、図３では、分かり易さのために、圧力センサ１０が透視状態で図示されている。

より詳細には、カバー５８は、合成樹脂のフィルムや繊維からなる布などで形成されており、袋状とされて内部に空間を有している。そして、カバー５８の内部空間に圧力センサ１０の感圧シート１２を収容することにより、座圧検出装置５６が構成される。

この座圧検出装置５６は、使用者が第一の感圧領域１６ａと第二の感圧領域１６ｂ上に座ることにより、臀部に作用する圧力や、正座時に左右の脚に作用する圧力などを検出することができる。しかも、臀部の圧力や左右の脚に作用する圧力を検出する際に、左右中間部分には圧力が作用し難いことから、座圧検出装置５６では、不要な部分での圧力検出を回避することで検出処理の高速化などが図られている。

さらに、左右の感圧領域１６ａ，１６ｂに同時に作用する圧力が、共通の検出回路４８を備えるセンサコントローラ１４によって検出されることから、同時に作用する圧力の検出処理の簡略化や高速化が図られ得る。

なお、センサコントローラ１４には、外部出力端子（ＵＳＢ）や無線通信装置などを設けることにより、図示しないコンピュータやタブレットなどの外部機器に有線または無線で接続して、検出結果を外部機器に出力することができるようにしても良い。

図４には、本発明の第二の実施形態としての圧力センサ８０が示されている。この圧力センサ８０は、第一の感圧領域８２ａと第二の感圧領域８２ｂと第三の感圧領域８２ｃと第四の感圧領域８２ｄとを備えている。以下の説明において、第一の実施形態と実質的に同一であると把握される部材および部位については、図中に同一の符号を付すことにより、説明を省略する。

感圧領域８２は、等間隔で並列に配置された１６本の第一の電極８４ａと、等間隔で並列に配置された１６本の第二の電極８６ｂとを備えており、それら第一の電極８４ａと第二の電極８６ｂが、互いに略直交する方向へ延びて、誘電体層１８を挟んで交差対向している。なお、第一の電極８４ａが図４中の上下に延びていると共に、第二の電極８６ｂが図４中の左右に延びている。

そして、第一の感圧領域８２ａの第一の電極８４ａの一端がセンサコントローラ１４に対して第一の配線８８で接続されていると共に、第一の感圧領域８２ａの第二の電極８６ａの一端がセンサコントローラ１４に対して第二の配線９０で接続されている。

また、第二の感圧領域８２ｂの第一の電極８４ｂの一端が、センサコントローラ１４に対して第三の配線９２で接続されていると共に、第二の感圧領域８２ｂの第二の電極８６ｂの一端が、第一の感圧領域８２ａの第二の電極８６ａの他端に対して第一の接続ライン９４で接続されている。なお、第三の配線９２の長さ方向の中間部分は、フラットケーブルなどで構成されて、プリント配線以外の構造とされている。

また、第三の感圧領域８２ｃの第一の電極８４ｃの一端が、第一の感圧領域８２ａの第一の電極８４ａの他端に対して第二の接続ライン９６で接続されていると共に、第三の感圧領域８２ｃの第二の電極８６ｃの一端がセンサコントローラ１４に対して第四の配線９８で接続されている。

また、第四の感圧領域８２ｄの第一の電極８４ｄの一端が、第二の感圧領域８２ｂの第一の電極８４ｂの他端に対して第三の接続ライン１００で接続されていると共に、第四の感圧領域８２ｄの第二の電極８６ｄの一端が、第三の感圧領域８２ｃの第二の電極８６ｃの他端に対して第四の接続ライン１０２で接続されている。

要するに、第一の電極８４ａと第一の電極８４ｃが、第二の接続ライン９６によって相互に直列的に接続されて、第一の配線８８によってセンサコントローラ１４に接続されていると共に、第一の電極８４ｂと第一の電極８４ｄが、第三の接続ライン１００によって相互に直列的に接続されて、第三の配線９２によってセンサコントローラ１４に接続されている。

さらに、第二の電極８６ａと第二の電極８６ｂが、第一の接続ライン９４によって相互に直列的に接続されて、第二の配線９０によってセンサコントローラ１４に接続されていると共に、第二の電極８６ｃと第二の電極８６ｄが、第四の接続ライン１０２によって相互に直列的に接続されて、第四の配線９８によってセンサコントローラ１４に接続されている。

このような本実施形態に従う構造とされた圧力センサ８０によれば、４つの感圧領域８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄによって、相互に離れた４箇所の圧力分布を検出することができる。しかも、感圧領域８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄの第一の電極８４および第二の電極８６が、第一〜第四の接続ライン９４，９６，１００，１０２で直列的に繋がれていることにより、センサコントローラ１４における図示しない検出回路や演算装置を共通化することができて、センサコントローラ１４の構造や処理の簡略化が図られる。

なお、複数の感圧領域８２は、必ずしも同一の感圧体に設けられていなくても良く、図４に示すように、各感圧領域８２をそれぞれ独立したシート状に形成することもできる。

図５には、本発明の第三の実施形態としての圧力センサ１１０を備える椅子１１２が示されている。この椅子１１２は、人が腰掛ける座板部１１４と、座板部１１４に腰掛けた人が上体（背中など）をもたせかける背もたれ部１１６を備えており、それら座板部１１４と背もたれ部１１６によって本実施形態のベース部材が構成されている。

また、椅子１１２は、座板部１１４の上面と背もたれ部１１６の前面の圧力が、圧力センサ１１０によって検出可能とされている。即ち、圧力センサ１１０の感圧シート１１８が座板部１１４の上面と背もたれ部１１６の前面を覆うように設けられている。

感圧シート１１８は、座板部１１４上に配置される第一の感圧領域１２０ａと、背もたれ部１１６の前面に配置される第二の感圧領域１２０ｂとを、備えている。第一，第二の感圧領域１２０ａ，１２０ｂは、第二の実施形態と同様に、各１６本の第一の電極８４および第二の電極８６が誘電体層１８を挟んで交差対向してなる圧力検出部３８の複数を有している。

さらに、第一の感圧領域１２０ａの第一の電極８４ａの一端が、第一の配線１２２によってセンサコントローラ１４に接続されていると共に、第一の感圧領域１２０ａの第二の電極８６ａの一端が、第二の配線１２４によってセンサコントローラ１４に接続されている。

更にまた、第二の感圧領域１２０ｂの第一の電極８４ｂの一端が、第一の配線１２２によってセンサコントローラ１４に接続されていると共に、第二の感圧領域１２０ｂの第二の電極８６ｂの一端が、第一の感圧領域１２０ａの第二の電極８６ａの他端に対して、接続ライン１２８で直列的に接続されている。この接続ライン１２８は、１６本が並列的に設けられており、座板部１１４と背もたれ部１１６の接続部分に設けられて、長さ方向の中間部分が屈曲している。要するに、感圧シート１１８が座板部１１４と背もたれ部１１６の接続部分に屈曲部１３０を備えていると共に、屈曲部１３０が感圧シート１１８の第一，第二の感圧領域１２０ａ，１２０ｂを外れた位置に配されている。なお、本実施形態では、接続ライン１２８が屈曲せしめられることから、接続ライン１２８を第一，第二の電極８４，８６とは異なる耐屈曲性に優れた材料で形成しても良い。

そして、感圧シート１１８における第一の感圧領域１２０ａの形成部分が、座板部１１４の上面に重ね合わされていると共に、感圧シート１１８における第二の感圧領域１２０ｂの形成部分が、座板部１１４の上面に対して傾斜して広がる背もたれ部１１６の前面に重ね合わされている。

また、感圧シート１１８は、第一，第二の感圧領域１２０ａ，１２０ｂを外れた領域において、固定部材１３２によって座板部１１４および背もたれ部１１６に固定されて、感圧シート１１８が座板部１１４および背もたれ部１１６に対して位置決めされている。固定部材１３２は、特に限定されるものではないが、例えばピンやねじ、接着剤、面ファスナなどが採用可能である。この固定部材１３２は、第一の感圧領域１２０ａと第二の感圧領域１２０ｂの間に接続ライン１２８の配設領域が設けられていることから、第一の感圧領域１２０ａと第二の感圧領域１２０ｂの周囲をそれぞれ全周に亘って囲むように配することができて、感圧シート１１８の座板部１１４および背もたれ部１１６に対する強固な固定が、圧力の検出性能に対する影響を抑えながら実現可能とされている。

このような本実施形態に従う構造とされた椅子１１２によれば、座板部１１４に作用する圧力が第一の感圧領域１２０ａによって検出されると共に、背もたれ部１１６に作用する圧力が第二の感圧領域１２０ｂによって検出されるようになっており、同一平面上にはない相互に傾斜した２面に作用する圧力を１つの圧力センサ１１０によって検出することができる。しかも、第一の感圧領域１２０ａと第二の感圧領域１２０ｂは、第二の電極８６ａ，８６ｂが接続ライン１２８によって直列的に接続されていることから、電気的な圧力検出処理において第一の感圧領域１２０ａと第二の感圧領域１２０ｂを一体的に取り扱うことができて、検出回路を含むセンサコントローラ１４の共通化による構造の簡素化や処理の簡略化などが実現される。

なお、椅子１１２は、座板部１１４と背もたれ部１１６の相対的な傾斜角度が一定とされていても良いが、例えば、座板部１１４に対する背もたれ部１１６の傾斜角度が可変とされたリクライニング機能付きのものであっても良い。その場合には、座板部１１４と背もたれ部１１６の傾斜角度の変化に伴う感圧シート１１８の屈伸が、感圧領域１２０を外れた接続ライン１２８の形成部分で生じることから、角度の変化による検出結果への影響が低減され得る。また、感圧シート１１８は屈曲部１３０で曲がっていても良く、屈曲部１３０は折れ線をなすように折れ曲がっているものだけでなく、折れ線をもたずに滑らかに湾曲しているものを含む。

以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、前記第一の実施形態では、長さ方向で離れて配置された第二の電極３０ａと第二の電極３０ｂを接続する接続ライン３２がそれら第二の電極３０ａ，３０ｂよりも狭幅とされているが、例えば、第二の電極３０ａと第二の電極３０ｂがそれら第二の電極３０ａ，３０ｂと同じ幅の接続ラインで接続されていても良い。

また、感圧領域１６の数や配置、形状などは、圧力を検出すべき領域などに応じて適宜に変更され得る。更に、感圧領域１６が備える圧力検出部３８の数や配置、形状などは、要求される検出精度などに応じて適宜に変更可能である。

さらに、前記実施形態では２つの感圧領域が直列的に接続されているが、３つ以上の感圧領域が直列的に接続されていても良い。更に、直列的に接続される感圧領域の形状は互いに異なっていても良く、例えば感圧領域を構成する電極の長さや幅、数などが複数の感圧領域で相互に異なっていても良い。

前記実施形態では、圧力センサの適用対象として、座圧検出装置５６や椅子１１２を例示したが、本発明に係る圧力センサの適用対象はこれらに限定されるものではない。具体的には、例えば、使用者の足裏の圧力を検出する足圧検出装置に圧力センサを適用しても良いし、圧力センサを建物の床に配設して床の特定の場所にだけ感圧領域を設けたり、圧力センサを階段に配設して階段の上面にだけ感圧領域を設けたりすることもできる。

また、前記実施形態では、圧力センサとして静電容量型センサが例示されており、圧力検出部がコンデンサで構成されて、圧力検出部に対する圧力の作用による電気的な変化として静電容量の変化が例示されているが、圧力センサとしては他の検出方式を採用したものも採用可能である。具体的には、例えば、ゴム材料に導電性フィラーを混合した導電性ゴムによって弾性部を形成して、荷重の入力時に弾性部が弾性変形して弾性部の電気抵抗が変化することに基づいて圧力を検出する、抵抗型の圧力センサを採用することもできる。このような抵抗型の圧力センサにおいて、圧力検出部が圧力の作用によって生じる電気的な変化が、電気抵抗値の変化であることは、言うまでもない。

１０，８０，１１０：圧力センサ、１２，１１８：感圧シート、１４：センサコントローラ、１６，８２，１２０：感圧領域、１８：誘電体層（弾性体層）、２８，８４：第一の電極、３０，８６：第二の電極、３２，１２８：接続ライン、３８：圧力検出部、４８：検出回路、５６：座圧検出装置、６０：ベース部材、９４：第一の接続ライン（接続ライン）、９６：第二の接続ライン（接続ライン）、１００：第三の接続ライン（接続ライン）、１０２：第四の接続ライン（接続ライン）、１１２：椅子、１１４：座板部（ベース部材）、１１６：背もたれ部（ベース部材）、１３０：屈曲部

Claims (6)

1. 弾性体層の両面に第一の電極と第二の電極が重ね合わされており、該第一の電極と該第二の電極の交差対向部分には該第一の電極と該第二の電極の対向方向への入力によって電気的な変化を生じる圧力検出部がそれぞれ形成されていると共に、複数の圧力検出部を備える感圧領域が形成されている圧力センサにおいて、
   前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方が、他の前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方に直列的に接続されていると共に、それら複数の感圧領域の前記圧力検出部に生じる電気的な変化量を何れも検出する検出回路が設けられていることを特徴とする圧力センサ。
2. 前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方と、他の前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方が、接続ラインによって直列的に接続されていると共に、
   該第一の電極および該第二の電極と該接続ラインが相互に異なる材料で形成されている請求項１に記載の圧力センサ。
3. 前記感圧領域を外れた部分に屈曲部が設けられている請求項１又は２に記載の圧力センサ。
4. 複数の前記感圧領域を備える感圧シートがそれら感圧領域を外れた部分でベース部材に位置決めされている請求項１〜３の何れか一項に記載の圧力センサ。
5. 複数の前記感圧領域に同時に作用する圧力が共通の前記検出回路によって検出される請求項１〜４の何れか一項に記載の圧力センサ。
6. 前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方と、他の前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方が、接続ラインによって直列的に接続されていると共に、該接続ラインが該第一の電極および該第二の電極よりも狭幅とされている請求項１〜５の何れか一項に記載の圧力センサ。