JP6821949B2 - 歪みセンサユニット - Google Patents

Description

本発明は、歪みセンサユニット及び歪み測定キットに関する。

例えば人や動物の体等の表面が柔軟な測定対象の動きをセンサにより検出して数値データ化する多様な試みがなされている。

人体の動きを検出する一つの方法として、例えば手袋、絆創膏等の基材の表面（人体に接しない側の面）に長手方向の伸縮を検出できる薄膜状の歪みセンサ素子を接着した歪みセンサユニットを用い、関節等の曲げ伸ばしに伴う皮膚の伸縮を検出する方法が提案されている（特開２０１１−４７７０２号公報参照）。

前記公報に記載の歪みセンサユニットに用いられる歪みセンサ素子は、所定方向に配向させた複数のカーボンナノチューブからなるＣＮＴ膜を用いており、このＣＮＴ膜が比較的大きく伸縮できるため、比較的大きな歪みであっても検出できるとされている。

しかしながら、前記公報に記載の歪みセンサユニットは、歪みセンサ素子を手袋や絆創膏等の基材に接着するため、この基材が人体の動きに合わせて正確に伸縮できなければ、人体の動きを正確に検出することができない。手袋や絆創膏等の基材は、歪みセンサ素子を接着した部分以外の動きによって歪みセンサ素子の直下の測定対象部位とは異なる伸縮をしたりすることがある。このため、前記公報に記載の歪みセンサユニットは、検出精度が不十分となるおそれがある。

また、歪みセンサ素子の長さが大きい場合、歪みセンサ素子が長さ方向に均等に伸縮しなければ、測定誤差が生じるおそれがある。人体の皮膚等は、必ずしも均等には伸縮しないため、前記公報に記載するように絆創膏等を用いた歪みセンサユニットを全面的に貼り付ける場合、測定誤差が生じやすい。

特開２０１１−４７７０２号公報

前記不都合に鑑みて、本発明は、人体等の動きを比較的正確に測定できる歪みセンサユニット及び歪み測定キットを提供することを課題とする。

前記課題を解決するためになされた本発明に係る歪みセンサユニットは、長手方向の伸縮を検出する糸状又は帯状の歪みセンサ素子と、前記歪みセンサ素子の一方の面の両端部に積層され、前記歪みセンサ素子よりも平均幅が大きく、少なくとも一方の面に粘着性を有する１対の粘着シートとを備える。

当該歪みセンサユニットは、前記歪みセンサ素子の一方の面の両端部に積層され、前記歪みセンサ素子よりも平均幅が大きく、少なくとも一方の面に粘着性を有する１対の粘着シートとを備えることによって、この１対の粘着シートによって歪みセンサ素子の両端部を測定対象に固定することができる。このため、当該歪みセンサユニットは、歪みセンサ素子が位置ずれしにくく、かつ歪みセンサ素子に接する測定対象部位の表面が不均一に伸縮したり皺を形成したりしても歪みセンサ素子が比較的均等に伸縮できるので、測定対象部位の動きを比較的正確に測定することができる。なお「粘着性」とは、固化することなく接着できる性質を意味する。

前記歪みセンサ素子の両端部の他方の面側を覆うよう前記粘着シートに対向して積層される１対の被覆シートをさらに備えるとよい。

前記歪みセンサ素子の両端部に接続される１対のリードをさらに備え、前記リードが、部分的に拡幅し、少なくとも一方の面に粘着性を有する接着部を有するとよい。

前記粘着シートが、基材層とこの基材層の一方の面側に積層される粘着剤層とを有するとよい。

また、前記課題を解決するためになされた本発明に係る歪み測定キットは、当該歪みセンサユニットと、離型シートに積層され、前記歪みセンサユニットの基材層の一方の面側に転写することによって粘着剤層を形成する複数の粘着剤パッチとを備える。

以上のように、本発明に係る歪みセンサユニット及び歪み測定キットは、人体等の動きを比較的正確に測定できる。

本発明の一実施形態の歪みセンサユニットの模式的平面図である。 図１の歪みセンサユニットの模式的断面図である。 図１の歪みセンサユニットを備える歪み測定キットの模式的斜視図である。 本発明の図１とは異なる実施形態の歪みセンサユニットの模式的平面図である。 図４の歪みセンサユニットの模式的断面図である。 本発明の図１及び図４とは異なる実施形態の歪みセンサユニットの模式的平面図である。 図６の歪みセンサユニットの模式的断面図である。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。

［第一実施形態］
図１及び図２に示す本発明の第一実施形態に係る歪みセンサユニットは、長手方向の伸縮を検出する糸状又は帯状（図示する例では帯状）の歪みセンサ素子２と、この歪みセンサ素子２の一方の面（歪みセンサ素子が糸状である場合は周面のうち特定の径方向の部分）の両端部に積層され、歪みセンサ素子２よりも平均幅が大きく、少なくとも一方の面に粘着性を有する１対の粘着シート３とを備える。

なお、以降の説明において、「一方の面」及び「一方の面側」は、当該歪みセンサユニットにおける「測定対象側の面」及び「測定対象側」を意味し、測定対象の表裏を基準とする方向の「裏面側」及び「裏面」と同義である。従って、「他方の面側」とは、「測定対象と反対側」を意味し、「表面側」と同義である。

当該歪みセンサユニット１は、１対の粘着シート３を例えば人体の関節等の測定対象部位の表面（皮膚）に直接貼り付けることによって、測定対象部位の表面の粘着シート３が貼り付けられた２点間の測定対象表面に沿う長さの変化を測定することで、測定対象部位の動きを検出するために用いることができる。

＜歪みセンサ素子＞
歪みセンサ素子２は、伸縮性（弾性）を有し、伸縮に応じて電気的特性が変化するものであればよいが、伸縮により電気抵抗が変化する歪み抵抗素子が好適に用いられる。中でも、この歪みセンサ素子２としては、カーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴということがある）を用いたＣＮＴ歪センサが特に好適に用いられる。

当該歪みセンサユニット１は、歪抵抗素子からなる歪みセンサ素子２の両端間の抵抗値を不図示の検出回路によって測定することにより、測定対象部位の動きに応じて変化する測定対象部位の表面（皮膚）の長さの増減を検出する。

前記ＣＮＴ歪センサは、例えば伸縮可能なシート状の支持膜と、この支持膜の表面側に積層されるＣＮＴ膜と、前記ＣＮＴ膜を保護する保護膜とを備える構成とすることができる。

なお、このＣＮＴ歪センサの層構造における表裏は便宜的なものであり、製造工程において積層される順番や製造時の上下関係等を限定するものではなく、当該歪みセンサユニット１における歪みセンサ素子２の向きを限定するものでもない。

前記ＣＮＴ歪センサの支持膜及び保護膜の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。一方、前記支持膜の平均厚さの上限としては、１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。前記支持膜の平均厚さが前記下限に満たない場合、強度が不十分となり、ＣＮＴ膜の損傷を防止できないおそれがある。逆に、前記支持膜の平均厚さが前記上限を超える場合、歪みセンサ素子２の弾性率が大きくなることで、測定対象の表面の伸縮を阻害するおそれや、被験者に違和感を与えるおそれがある。

この支持膜及び保護膜の材質としては、柔軟性を有する限り特に限定されず、例えば合成樹脂、ゴム、不織布等を挙げることができる。

前記合成樹脂としては、例えばフェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ）、アクリロニトリルスチレン樹脂（ＡＳ）、ポリメチルメタアクリル（ＰＭＭＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）等を挙げることができる。

前記ゴムとしては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム（Ｑ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ，ＥＣＯ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等を挙げることができる。これらのゴムの中でも強度等の点から天然ゴムが好ましい。

このＣＮＴ膜は、多数のＣＮＴ繊維を含有する樹脂組成物で形成される。具体的には、ＣＮＴ膜は、一方向に配向する複数のＣＮＴ繊維からなる複数のＣＮＴ繊維束と、この複数のＣＮＴ繊維束の周面を被覆する樹脂層とを有する。このようなＣＮＴ膜を延伸する歪みが加わった場合に、ＣＮＴ繊維同士の接触具合に変化が起こり、歪センサとして抵抗変化を得ることができる。なお、より効率よく歪みを検出するには、ＣＮＴ膜中のＣＮＴ繊維が伸縮方向に配向されていることが好ましい。

ＣＮＴ膜の無荷重状態での平均厚さの下限としては、１μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。一方、ＣＮＴ膜の平均厚さの上限としては、１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがさらに好ましい。ＣＮＴ膜の平均厚さが前記下限に満たない場合、このような薄膜の形成が困難になるおそれや、伸長時に抵抗が上昇し過ぎるおそれがある。逆に、ＣＮＴ膜の平均厚さが前記上限を超える場合、伸縮性が不十分となるおそれや、伸縮に対する抵抗変化、つまり検出感度が不十分となるおそれや、被検者に違和感を与えるおそれがある。

なお、ＣＮＴ膜は、ＣＮＴ繊維を平面状に略平行に配置した単層構造からなってもよいし、多層構造からなってもよい。但し、ある程度の導電性を確保するためには、多層構造とすることが好ましい。

ＣＮＴ繊維としては、単層のシングルウォールナノチューブ（ＳＷＮＴ）や、多層のマルチウォールナノチューブ（ＭＷＮＴ）のいずれも用いることができるが、導電性及び熱容量等の点から、ＭＷＮＴが好ましく、直径１．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＭＷＮＴがさらに好ましい。

また、前記ＣＮＴ膜の樹脂層は、樹脂を主成分とし、複数のＣＮＴ繊維束の周面を被覆する層である。樹脂層の主成分としては、前記支持膜の材料として例示した合成樹脂やゴム等を挙げることができ、これらの中でもゴムが好ましい。ゴムを用いることで、大きな歪みに対してもＣＮＴ繊維の十分な保護機能を発揮することができる。また、ＣＮＴ膜の樹脂層は前記支持膜又は保護膜と一体に形成されてもよい。換言すると、ＣＮＴ繊維の層に含浸しない樹脂層の厚さを大きくすることによって、支持膜又は保護膜を省略してもよい。

これらの樹脂層とＣＮＴ膜との積層構造は、いずれかの層（又は膜）に他の層（又は膜）を形成する材料を塗工等により形成してもよく、各層（又は膜）の融着又は溶着により形成してもよく、熱可塑性接着剤を用いた各層（又は膜）の接着により形成してもよい。また、樹脂層は、少なくとも部分的にＣＮＴ膜の表層及び裏層に含浸させる絶縁性エラストマーと一体に形成されてもよい。つまり、ＣＮＴ膜の形成工程において複数のＣＮＴ繊維に含浸せず、複数のＣＮＴ繊維の表裏に留まって樹脂層を形成するよう絶縁性エラストマーを塗布してもよい。また、樹脂層は複数の異なる層からなる多層構造にしてもよい。その場合には、バネ性の高い材料と組み合わせるとよい。具体的には、バネ性の高い材料としてポリウレタンを使用することが好ましい。

樹脂層の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、１５μｍがより好ましい。一方、樹脂層の平均厚さの上限としては、１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。樹脂層の平均厚さが前記下限に満たない場合、十分にＣＮＴ膜を保護できないおそれがある。逆に、樹脂層の平均厚さが前記上限を超える場合、ＣＮＴ膜の弾性率が大きくなり測定対象の変形を阻害するおそれがある。なお、樹脂層の平均厚さは、ＣＮＴ膜の表裏で異なってもよい。

このようなＣＮＴ歪センサによって形成される歪みセンサ素子２の無荷重状態での平均幅の下限としては、０．１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。一方、歪みセンサ素子２の平均幅の上限としては、１０ｍｍが好ましく、５ｍｍがより好ましい。歪みセンサ素子２の平均幅が前記下限に満たない場合、検出感度が不十分となるおそれや、測定対象部位の動きにより歪みセンサ素子２が断裂するおそれがある。逆に、歪みセンサ素子２の平均幅が前記上限を超える場合、被検者に違和感を与えるおそれがある。

また、歪みセンサ素子２の無荷重状態での平均長さは測定対象部位に応じて選択される。一般論として、歪みセンサ素子２の無荷重状態での平均長さの下限としては、３ｍｍが好ましく、１５ｍｍがより好ましい。一方、歪みセンサ素子２の無荷重状態での平均長さの上限としては、７０ｍｍが好ましく、５０ｍｍがより好ましい。歪みセンサ素子２の平均長さが前記下限に満たない場合、歪みセンサ素子２測定対象部位に対する僅かなずれによって検出値が大きく変化し、検出誤差が大きくなるおそれがある。逆に、歪みセンサ素子２の平均長さが前記上限を超える場合、検出する動きによって長さが変化しない領域を含むことになり、動きに対する歪みセンサ素子２の長さの変化率が小さくなることで検出感度が不十分となるおそれがある。

また、歪みセンサ素子２の１０％伸び荷重の下限としては、０．０１Ｎが好ましく、０．０３Ｎがより好ましく、０．０５Ｎがさらに好ましい。一方、歪みセンサ素子２の１０％伸び荷重の上限としては、０．５Ｎが好ましく、０．３Ｎがより好ましく、０．２Ｎがさらに好ましい。歪みセンサ素子２の１０％伸び荷重が前記下限に満たない場合、測定対象部位の動作以外の要因で伸縮することにより検出精度が不十分となるおそれがある。逆に、歪みセンサ素子２の１０％伸び荷重が前記上限を超える場合、伸長時の反力が大きくなり、被検者に違和感や拘束感を与えるおそれがある。

歪みセンサ素子２の無荷重状態での抵抗値の下限としては、例えば１０Ωが好ましく、１００Ωがより好ましい。一方、歪みセンサ素子２の無荷重状態での抵抗値の上限としては、１００ｋΩが好ましく、１０ｋΩがより好ましい。歪みセンサ素子２の無荷重状態での抵抗値が前記下限に満たない場合、伸び歪みを検出するための電流が大きくなり消費電力が大きくなるおそれがある。逆に、歪みセンサ素子２の無荷重状態での抵抗値が前記上限を超える場合、検出回路の電圧が高くなり、小型化及び省電力化が困難となるおそれがある。

歪みセンサ素子２の伸長による抵抗値の変化率は、十分な検出精度が得られるよう適宜選択されるものであるが、歪みセンサ素子２の無荷重状態での抵抗値に対する１０％延伸した状態での抵抗値の比としては、例えば１．５倍以上２０倍以下とされる。

＜粘着シート＞
１対の粘着シート３は、歪みセンサ素子２の両端部に接着され、裏面の粘着性によって検出対象部位の表面に貼り付けられる。これにより、１対の粘着シート３は、検出対象部位の動きに応じて歪みセンサ素子２を伸縮させる。

粘着シート３は、十分なタック性を有する単一の樹脂組成物から形成されてもよいが、典型的には、歪みセンサ素子２の裏面に接着される基材層４と、この基材層４の裏面側に積層される粘着剤層５とを有するものとすることができる。

粘着シート３の平面形状としては、特に限定されず、例えば円形、方形、多角形等の任意の形状とすることができるが、中でも人体に貼り付けることを考慮して角のない円形が好適に採用される。

粘着シート３の平面寸法は、その材質や、歪みセンサ素子２の大きさ等によって異なるが、粘着シート３の平均幅（歪みセンサ素子２の幅方向の平均長さ）の歪みセンサ素子２の平均幅に対する比の下限としては、１．５が好ましく、２がより好ましい。一方、粘着シート３の平均幅の歪みセンサ素子２の平均幅に対する比の上限としては、３０が好ましく、２０がより好ましい。粘着シート３の平均幅の歪みセンサ素子２の平均幅に対する比が前記下限に満たない場合、測定対象に対する接着力が不十分となるおそれがある。逆に、粘着シート３の平均幅の歪みセンサ素子２の平均幅に対する比が前記上限を超える場合、当該歪みセンサユニット１が不必要に大きくなるおそれがある。なお、粘着シート３の「平均幅」とは、粘着シート３の面積を幅方向に垂直な方向の最大長さで除した値を意味するものとする。

粘着シート３の歪みセンサ素子２の幅方向の平均長さの下限としては、１ｍｍが好ましく、２ｍｍがより好ましい。逆に、粘着シート３の歪みセンサ素子２の幅方向の平均長さの上限としては、３０ｍｍが好ましく、２０ｍｍがより好ましい。粘着シート３の歪みセンサ素子２の幅方向の平均長さが前記下限に満たない場合、測定対象に対する接着力が不十分となるおそれがある。逆に、粘着シート３の歪みセンサ素子２の幅方向の平均長さが前記上限を超える場合、被験者に違和感を与えるそれがある。

粘着シート３の平均長さ（歪みセンサ素子２の長さ方向の平均長さ）の歪みセンサ素子２の平均幅に対する比の下限としては、１．５が好ましく、２がより好ましい。一方、粘着シート３の平均長さの歪みセンサ素子２の平均幅に対する比の上限としては、５０が好ましく、３０がより好ましい。粘着シート３の平均長さの歪みセンサ素子２の平均幅に対する比が前記下限に満たない場合、測定対象に対する接着力が不十分となるおそれがある。逆に、粘着シート３の平均長さの歪みセンサ素子２の平均幅に対する比が前記上限を超える場合、当該歪みセンサユニット１が不必要に大きくなるおそれがある。なお、粘着シート３の「平均長さ」とは、粘着シート３の面積を最大幅で除した値とする。

粘着シート３の歪みセンサ素子２の長さ方向の平均長さの下限としては、２ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。逆に、粘着シート３の歪みセンサ素子２の長さ方向の平均長さの上限としては、５０ｍｍが好ましく、３０ｍｍがより好ましい。粘着シート３の歪みセンサ素子２の長さ方向の平均長さが前記下限に満たない場合、測定対象に対する接着力が不十分となるおそれがある。逆に、粘着シート３の歪みセンサ素子２の長さ方向の平均長さが前記上限を超える場合、被験者に違和感を与えるそれがある。

粘着シート３の厚さは、その材質や、歪みセンサ素子２の大きさ等によって異なるが、粘着シート３の平均厚さの下限としては、５０μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。一方、粘着シート３の平均厚さの上限としては、５ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。粘着シート３の平均厚さが前記下限に満たない場合、粘着シート３の強度が不十分となるおそれがある。逆に、粘着シート３の平均厚さが前記上限を超える場合、被験者に違和感を与えるおそれがある。

（基材層）
基材層４としては、例えば樹脂製シート、織布、不織布、編物、金属箔等を用いることができるが、中でも織布を含むシート、つまり織布又は織布に樹脂を含浸したシートが好適に用いられる。粘着シート３が織布を含むことによって、粘着シート３の強度が大きくなるので、歪みセンサ素子２の両端部を測定対象の表面により確実に固定することができる。

基材層４に含まれる織布としては、例えばポリエチレンクロス、アラミドクロス、ガラスクロス等を用いることができる。

基材層４の平均厚さの下限としては、２０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。一方、基材層４の平均厚さの上限としては、１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。基材層４の平均厚さが前記下限に満たない場合、基材層４の強度が不十分となるおそれがある。逆に、基材層４の平均厚さが前記上限を超える場合、粘着シート３の厚さが不必要に大きくなることで被験者に違和感を与えるおそれがある。

（粘着剤層）
粘着剤層５を形成する接着剤としては、例えばアクリル系粘着剤等、人の皮膚に直接貼り付けても皮膚の炎症等を招来しにくい材質のものを使用することが好ましい。

粘着剤層５を形成する接着剤は、基材層４に含浸していてもよい。

粘着剤層５の平均厚さの下限としては、３０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。一方、粘着剤層５の平均厚さの上限としては、３ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。粘着剤層５の平均厚さが前記下限に満たない場合、十分な接着力が得られないおそれがある。逆に、粘着剤層５の平均厚さが前記上限を超える場合、粘着シート３の厚さが不必要に大きくなることで被験者に違和感を与えるおそれがある。

粘着シート３の歪みセンサ素子２への接着は、熱圧着等によって行うこともできるが、接着剤を用いることが好ましい。粘着シート３を接着剤により歪みセンサ素子２に接着することによって、当該歪みセンサユニット１の製造が比較的容易となる。

歪みセンサ素子２に粘着シート３を接着する接着剤としては、特に限定されないが、タック性を有し、固化せずに粘着剤を用いることで、当該歪みセンサユニット１の製造をさらに容易にすることができる。歪みセンサ素子２に粘着シート３を接着する粘着剤としては、例えばゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤、アクリル系粘着剤等が挙げられる。

また、粘着シート３を接着剤により歪みセンサ素子２に接着する場合、基材層４及びこの基材層４を歪みセンサ素子２に接着する接着剤との積層体として、市販の粘着テープを用いることができる。このように、市販粘着テープを用いることによって、当該歪みセンサユニット１の製造がさらに容易となり、当該歪みセンサユニット１をより安価に製造することができる。

＜利点＞
当該歪みセンサユニット１は、歪みセンサ素子２の一方の面の両端部に積層される１対の粘着シート３を備えることによって、この１対の粘着シート３によって歪みセンサ素子２の両端部を測定対象の表面に固定することができる。このため、当該歪みセンサユニット１は、歪センサ素子２に接する測定対象部位の表面が不均一に伸縮したり皺を形成したりしても、歪みセンサ素子２が比較的均等に伸縮できるので、測定対象部位の動きを比較的正確に測定することができる。

［歪み測定キット］
図３に、本発明の別の実施形態に係る歪み測定キットを示す。

当該歪み測定キットは、図１の歪みセンサユニット１と、離型シート６と、この離型シート６に積層され、歪みセンサユニット１の基材層４の裏面側に転写することによって粘着剤層５を形成することができる複数の粘着剤パッチ７とを備える。つまり、当該歪み測定キットは、歪みセンサユニット１の粘着剤層５を粘着剤パッチ７で交換、又は歪みセンサユニット１の粘着剤層５に粘着剤パッチ７を重ね貼りすることで、歪みセンサユニット１の粘着シート３の粘着力を新品同様に回復することができる。

＜利点＞
当該歪み測定キットは、複数の粘着剤パッチ７を備えるので、使用済みの粘着剤層５を新しい粘着剤パッチ７に交換又は新しい粘着剤パッチ７を使用済みの粘着剤層５の裏面側（一方の面側）に積層することで比較的容易に歪みセンサユニット１の再利用ができる。このため、当該歪み測定キットを用いて、人体の様々な部位の動きを測定したり、例えば１日１回等、時間を空けて同じ部位の動きを繰り返して測定したりできる。

［第二実施形態］
図４及び図５に示す本発明の第二実施形態に係る歪みセンサユニット１ａは、長手方向の伸縮を検出する糸状又は帯状の歪みセンサ素子２と、この歪みセンサ素子２の両端部の裏面側（一方の面側）に積層され、歪みセンサ素子２よりも平均幅が大きく、少なくとも裏面に粘着性を有する１対の粘着シート３と、歪みセンサ素子２の両端部の表面側（他方の面側）を覆うよう粘着シート３に対向して積層される１対の被覆シート８と、歪みセンサ素子２の両端部に接続され、被覆シート８によって覆われる１対のリード９とを備える。

図４及び図５の歪みセンサユニットにおける歪みセンサ素子２及び粘着シート３の構成は、図１及び図２の歪みセンサユニットにおける歪みセンサ素子２及び粘着シート３の構成と同様とすることができる。このため、図４及び図５の歪みセンサユニットについて、図１及び図２の歪みセンサユニットと同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。

＜被覆シート＞
被覆シート８は、歪みセンサ素子２の端部及びリード９の端部の表面側（他方の面側）に積層され、平面視で歪みセンサ素子２及びリード９から幅方向にはみ出した外側領域が粘着シート３に接着される。これにより、粘着シート３との間に歪みセンサ素子２及びリード９を挟み込んで比較的堅固に挟持することができる。

被覆シート８の形状、材質等については、粘着シート３の基材層４の形状、材質等と同様とすることができる。また、被覆シート８の歪みセンサ素子２への接着方法としては、粘着シート３の歪みセンサ素子２への接着方法と同様とすることができる。

＜リード＞
リード９は、歪みセンサ素子２の両端を外部の検出回路に接続するための配線として用いられる。

このリード９としては、例えば絶縁電線、フレキシブル回路基板、フラットケーブル等を用いることができる。

また、リード９は、部分的に拡幅し、少なくとも裏面に粘着性を有する接着部１０を有する。

（接着部）
接着部１０は、少なくとも裏面に粘着性を有する構成とされ、例えば図３の歪み測定キットの粘着剤パッチ７が貼り付けられる構成とすることができる。これにより、接着部１０は、測定対象の表面に接着することができる。

この接着部１０はリード９がフレキシブルプリント基板から形成される場合にはフレキシブルプリント基板を部分的に幅広に切り抜いて形成してもよく、リード９に例えば粘着シート３と同様のシート等の別部材を接着して形成されてもよい。

＜利点＞
当該歪みセンサユニット１ａは、１対の粘着シート３に対向して積層される１対の被覆シート８を備えることによって、歪みセンサ素子２の両端への粘着シート３の固定が比較的容易かつ確実であるため、製造が比較的容易である。

また、当該歪みセンサユニット１ａは、予め歪みセンサ素子２の両端部に接続される１対のリード９を備えることによって、歪みセンサ素子２の検出回路への接続が比較的容易である。

また、当該歪みセンサユニット１ａは、リード９が接着部１０を有することによって、接着部１０がリード９を介して粘着シート３が歪みセンサ素子２の張力により歪みセンサ素子２側に移動させられることを防止する。このため、当該歪みセンサユニット１ａは、測定対象への取り付けがより確実である。

［第三実施形態］
図６及び図７に示す本発明の第三実施形態に係る歪みセンサユニット１ｂは、長手方向の伸縮を検出する糸状又は帯状の歪みセンサ素子２と、この歪みセンサ素子２の両端部及び中央部の裏面側（一方の面側）に積層され、歪みセンサ素子２よりも平均幅が大きく、少なくとも裏面に粘着性を有する複数の粘着シート３と、歪みセンサ素子２の両端部及び中央部の表面側（他方の面側）を覆うよう粘着シート３に対向して積層される１対の被覆シート８ｂとを備える。

図６及び図７の歪みセンサユニットにおける歪みセンサ素子２及び粘着シート３の構成は、図１及び図２の歪みセンサユニットにおける歪みセンサ素子２及び粘着シート３の構成と同様とすることができる。このため、図６及び図７の歪みセンサユニットについて、図１及び図２の歪みセンサユニットと同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。

＜被覆シート＞
被覆シート８ｂは、平面視で粘着シート３と重なるよう、歪みセンサ素子２の表面側に積層されている。

また、被覆シート８ｂは、導電性を有し、歪みセンサ素子２に電気的に接続されることで、歪みセンサ素子２に測定回路への配線を接続するための端子として用いられる。このため、被覆シート８ｂの歪みセンサ素子２への接着は、例えば導電性接着剤等が用いられる。

被覆シート８ｂとしては、例えば金属箔、金属メッシュ、カーボンクロス等のシート状部材の他、被覆シート８ｂに対向するシート状の部分と電気的接続のための構造部分とを有するものを用いることができる。前記シート状の部分と電気的接続のための構造部分とを有するものとしては、図示するように、例えばスナップボタンの雄部材等を挙げることができる。被覆シート８ｂとしてスナップボタンの雄部材を用いる場合、検出回路の配線の先端にスナップボタンの雌部材を配設することで、歪みセンサ素子２に測定回路への配線が容易となる。

＜利点＞
当該歪みセンサユニット１ｂは、歪みセンサ素子２の中央部にも粘着シート３を有することによって、各粘着シート３の間が独立した歪みセンサとして機能する。つまり、当該歪みセンサユニット１ｂは、測定対象部位の２つの連続する区間の動きを測定することができる。

［その他の実施形態］
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらはすべて本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

当該歪みセンサユニットにおいて、粘着シートが粘着剤層のみから形成されてもよい。

歪みセンサ素子は、粘着シートが積層される部分が粘着シートに対応する形状に拡幅するよう形成されてもよい。

歪みセンサ素子の裏面の粘着シート間に粘着剤が積層されていてもよい。

当該歪みセンサユニットのリードは、接着部を有しないものであってもよい。

本発明は、人体等の動きを検出するために広く利用することができる。

１，１ａ，１ｂ 歪みセンサユニット
２ 歪みセンサ素子
３ 粘着シート
４ 基材層
５ 粘着剤層
６ 離型シート
７ 粘着剤パッチ
８，８ｂ 被覆シート
９ リード
１０ 接着部

Claims (4)

1. 伸縮性を有する長手方向の伸縮を検出する糸状又は帯状の歪みセンサ素子と、
   前記歪みセンサ素子の一方の面の両端部に積層され、前記歪みセンサ素子よりも平均幅が大きく、少なくとも一方の面に粘着性を有する１対の粘着シートと
   を備え、
   前記粘着シートが基材層とこの基材層の一方の面側に積層される粘着剤層とを有し、
   前記歪みセンサ素子の両端部に接続される１対のリードをさらに備え、
   前記リードは部分的に拡幅し、拡幅した部分の少なくとも一方の面側に、粘着性を有する接着部を有する歪みセンサユニット。
2. 前記基材層の平均厚さが２０μｍ以上１ｍｍ以下である請求項１に記載の歪みセンサユニット。
3. 前記基材層が織布に樹脂を含浸したシート、樹脂製シート、織布、不織布、編物又は金属箔である請求項１又は請求項２に記載の歪みセンサユニット。
4. 前記粘着シートの平面形状が円形、方形又は多角形である請求項１、請求項２又は請求項３に記載の歪みセンサユニット。

Images