マットセンサ
【課題】 従来のマットセンサは、凹凸面に敏感で変形量が大きく屈曲して使用する場合には誤動作しやすく、また、振動や摩擦が加わると開口部でアルミ箔や蒸着膜が摩耗し導通不良が発生しやすく、ねじり運動やずらし移動に対して損傷しやすい問題があった。
【解決手段】 センサを絶縁保護するための表面保護シ−トと、上下一対の対向電極シ−トと、電極シートの中間に複数の開口部を持ち、荷重により圧縮変形する絶縁スペーサーシ−トからなり、電極シートを表面保護シートへ固定し、表面保護シートの外周をスペーサーや電極シートが当たらないようにし、リード線を表面保護シートの外部へ出るようにして一緒に固定する方法を採用する。スペーサーはポリエステル繊維を素繊維とする。
【解決手段】 センサを絶縁保護するための表面保護シ−トと、上下一対の対向電極シ−トと、電極シートの中間に複数の開口部を持ち、荷重により圧縮変形する絶縁スペーサーシ−トからなり、電極シートを表面保護シートへ固定し、表面保護シートの外周をスペーサーや電極シートが当たらないようにし、リード線を表面保護シートの外部へ出るようにして一緒に固定する方法を採用する。スペーサーはポリエステル繊維を素繊維とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、介護、医療分野でベッド上の人の有無や起きあがり、離床の検出及び車イスの転落、着座検出用のマットセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年 ベッド、車イス等の安全性、高機能化が進み、また少子高齢化社会に対応した介護、医療、リハビリ機器が開発されている。また ベッド、座席に対する監視機能も強化され、人体に接触して長時間感知する柔軟性、耐久性の優れたマットセンサが望まれている。 （市販のマットセンサ例としては、株式会社テクノスジャパン社の“ベッドコール”、“座コール”、株式会社アサヒメデイケア社の ベッドセンサー“ツインパッド１００”、チェアセンサー“Ｒ１３”等が上げられ、また関連する特許公開例として特開２００４−１５４２４２特開２００３−２８９９９５，特開２００３−２６５５４６、特開２００２−１６５８４５、特開２０００−３１１５６４号等に開示されている。）
【０００３】
近年 病院、介護施設、家庭内等において看護者の不足から 重度の患者が不用意にベッドから起き上がり転落、落下した場合早期に発見して事故を未然に防ぐ監視システムの導入が重要となり、長時間の使用においても誤動作の少ないセンサのニ−ズが高まっている。
【０００４】
ベッドに敷いて人の有無、起きあがりを感知する、接触感知タイプのベッドセンサーにおいて感触がソフトで違和感の少ない信頼性の高いマットセンサが望まれている。
【０００５】
車イスにおいても障害者や、患者が一人で移動している時にあやまって転落、転倒した時に、感知して警報するシステムが必要となって来ている、これに使用する着座検出センサとしても感触がソフトで違和感の少ない耐久性、信頼性の良いセンサが望まれている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１５４２４２
【特許文献２】特開２００３−２８９９９５
【特許文献３】特開２００３−２６５５４６
【特許文献４】特開２００２−１６５８４５
【特許文献５】特開２０００−３１１５６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のマットセンサは、金属薄板接点を合成樹脂でモールドした線状スイッチや樹脂フイルムに電極、配線パターンをカーボン、銀ペーストインキ等で印刷したメンブレンスイッチにより構成されているため、人体が接触した場合に線状スイッチタイプは固く冷たい感じがあり、特に長時間の使用は凸凹が大きいため違和感が大きく永久変形もし易い問題があった。またメンブレンスイッチタイプのセンサは印刷したカーボン接点が摩耗し易いことから耐久性の面で問題があり、厚みが０．１ｍｍから０．５ｍｍと非常に薄いことから、凹凸面に敏感で変形量が大きく屈曲して使用する場合には誤動作しやすい問題があった。
また 規則的な開口部を持つ発泡ゴムシートや、発泡ポリウレタンシートを絶縁スペーサーに採用し、上下対向電極にアルミ箔と樹脂フイルムを接合したもの、あるいはアルミ薄膜を合成樹脂フイルムへ蒸着した複合電極シートを採用したセンサは感触や柔軟性は改善されるが、振動や摩擦が加わると開口部で接触する度にアルミ箔や蒸着膜が摩耗して導通不良が発生する問題あった。また寸法の大きなセンサにおいては内部が袋状となりセンサの剪断強度が低下してねじり運動やずらし移動に対して損傷しやすい問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の問題点を解決する手段として図１、においてセンサ１を絶縁保護するための表面保護シ−ト５と、リ−ド線２が接続された、荷重変化を導通信号として取り出すための上下一対の対向電極シ−ト（以下電極シート３）３a、３bと、この中間に複数の開口部１５を持ち、荷重により圧縮変形する絶縁スペーサーシ−ト（以下スペーサー）４からなり、電極シート３を表面保護シート５へ接着あるいは、高周波加熱やニクロム線ヒーターへ電流を流して両シートの溶融する温度まで加熱し、両シートを金型等で加圧し熱溶着（以下ヒートシール）した後冷却して固定する、更に表面保護シート５の外周をスペーサー４や電極シートが当たらないようにし、更にリード線２を表面保護シート５の外部へ出るようにして一緒にヒートシールし固定する方法を採用する。
【０００９】
センサ１に対して電極シート３の固定部分を電極シート３の外側の全面ないし外周部分のみを表面保護シート５へ固定しその他の部分は自由な状態にした電極シート３の固定方法を採用する。
【００１０】
センサ１を保護する表面保護シ−ト５としてポリイミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニール、等の合成樹脂のシートを採用する。
【００１１】
電極シ−ト３に寸法が表面保護シート５、スペーサー４より小さく、ポリイミド、ポリエステル、アクリル、ポリウレタン、ポリエチレン、等の合成樹脂繊維１２の布状織物で一定の間隔で、この合成樹脂繊維１２の表面へ金属メッキ１３した導電性繊維１４を、絶縁性の合成樹脂繊維１２と混合して布状に織り込んだ導電性布と、弾力性の優れたポリエステル合成樹脂フィイルム１１を接着、あるいは粘着固定した柔軟性、弾力性、導電性の優れた複合シートを電極シート３として、導電性布側がスペーサー４の開口部１５に対向するようにして採用する。
【００１２】
スペーサー４の寸法が電極シート３より大きく表面保護シート５より小さく、開口部１６以外は対向する電極シート３が接触することがないようにして配置し、開口部１５が所定の間隔で円形ないし異形に開口し、合成樹脂の素繊維を不規則に接合した不織布シートを採用する。
また 寸法の大きなセンサにおいては内部が袋状となり剪断強度が低下するため、これを防止する手段として、検出面を２分割ないし４分割等の複数に分割して小面積化し、この分割した境界部分の不感部分を接着固定することで、ベッド上のねじり運動やずらし移動に対する耐久性を高める。
【００１３】
電極シート３へ使用する導電性布は、合成樹脂の素繊維１２の表面へ金属メッキ１３したものを単独ないし複数本、金属メッキしない合成樹脂繊維１２を混合して撚糸し、金属メッキしない合成樹脂繊維１２と一定の間隔で織り込んだものを採用する。また分割された複数の電極シート３の相互間は導電性布１６で熱溶着して固定すると共に電気的に接続する。これは合成樹脂繊維部分を溶かして溶着固定する事により、導電性繊維同士が複数の箇所で接触して電気的に接続される。
また 使用中に内部の空気が減少し真空状態になるのを防止する、空気が出入りする開口穴１８を複数設けて誤動作を防止する。
これらの採用により感触がソフトで、柔軟性、耐久性が優れ人体が長時間ベッドに寝た時や、座席に着座した時の違和感を改善したマットセンサ１を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
金属薄板接点を合成樹脂でモールドした線状スイッチを使用した従来のマットセンサの固く冷たい感じを改善するため、電極シートに合成樹脂繊維の表面へ金属メッキした導電性繊維を、絶縁性合成樹脂繊維と混合して布状に織り込んで導電性を付与した柔軟性の高い導電性布を採用し、弾力性の優れたポリエステル合成樹脂フィイルムを接着、あるいは粘着固定して複合化することにより導電性布のたるみ、復元性を改善し柔軟性や弾力性の優れた電極シートと合成樹脂の素繊維を不規則に接合した不織布シートをスペーサーに採用することにより人体との接触がソフトで違和感が少ないマットセンサの提供が可能になり、センサに加わる振動、衝撃、を吸収し電極シートの摩擦に対する損傷、疲労を軽減する。また 内部が袋状となり剪断強度が低下する問題に対しては、検出面を複数に分割して固定することにより改善し、ねじり運動やずらし移動に対する耐久性を向上させたマットセンサを提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
スペーサーとして、ポリエステル繊維を素繊維として、これを不規則に接合した不織布シートを ある一定の間隔で円形に開口したスペーサーを採用し、この上下に電極としてポリエステル繊維の表面へ銀をメッキした導電性繊維と、絶縁性繊維を布状に織り込んだ導電性の布とポリエステルフイルムを粘着固定した複合シートを電極シートとして採用し、電気信号を取り出すリ−ド線としてイラックスHF電線を採用しリ−ド線と複合シート電極との電気的接続を圧着端子と真鍮製のハトメを使用して圧着接続固定し、センサ面に対して電極の固定部分をセンサの上側電極外周部分、下側電極の外周部分のみを表面保護シートと粘着固定し、その他の部分は自由な状態にした電極の固定方法を採用し、上下の複合シート電極の外側を絶縁性のあるポリエチレンシートで保護し、分割された複数の電極シート間は導電性布で熱溶着して電気的に接続し、表面保護シートの外周と複数の検出面の境界で不感部分をヒートシールにより固定され、空気の出入りする開口穴を有するマットセンサ。
【実施例】
【００１６】
実施例１
スペーサー４として、日本バイリーン株式会社製 不織布“ＥＤ−１７”を 外形 寸法、縦１２０ｍｍ、横３５０ｍｍ、に裁断し、開口部１５を電極シート３の面積範囲内に縦２５ｍｍ横１５ｍｍピッチの間隔の交点を千鳥状にΦ１８ｍｍの穴にプレス開口成形したものを４枚採用した。
電極シート３としてポリイミド繊維の表面へ銀をメッキした導電性繊維とポリエステル繊維を布状に織り込んだ導電性布９にカネボウ繊維株式会社製“エックスエイジ”ＡＧ−０２を採用し、これに東レ株式会社製 ポリエステルフイルム１１“ルミラー”の５０ミクロンに、住友スリーエム株式会社製 スプレーのり“７７”を吹き付けて貼り付け、縦１００ｍｍ、横７３０ｍｍに裁断し検出面を４分割にするため中央部に６０ｍｍ幅の絶縁テープ１０を貼り絶縁したものを４枚採用し、２枚を一組として上下電極シート３a、３b用として採用しその中間を導電性布１６とヒートシールして電気的に接続した。
電気信号を取り出すリ−ド線６として住友電工株式会社製“イラックスHF電線”UL ３３０２ ＡＷＧ２２ ( 錫メッキ軟銅線)長さ１２０ｍｍ両端を４ｍｍストリップしたものを採用しリード線６の片側末端を、大同端子製造株式会社製の圧着端子７“R1.25-5”を取り付け、上記 電極シート３の右端をポンチにてΦ５の穴を開けて、藤原産業株式会社製の真鍮ハトメ８“ＮＯ．５−B”を真鍮にニッケルメッキした平ワッシャ１７外形Φ１２内径Φ６厚さ０．８ｍｍと電極シート３の穴と圧着端子７の穴に通しカシメ治具により圧着固定して電気的に接続固定した。この場合電極シート３の導電性布９“エックスエイジ”側に平ワッシャ１７と真鍮ハトメ８のツバが接触するようにカシメ加工したものを採用した。
センサ表面保護シ−ト５として大倉工業株式会社製“ポリエチレンシート”（縦３２０ｍｍ、横８２０ｍｍ厚さ０．１ｍｍ）を２枚採用した。
上記リード線６の接続された電極シート３の外周端１０ｍｍ幅を、日東電工株式会社製 両面粘着テープ ＮＯ．５０００ＮＳを使用して表面保護シート５へ接着固定した。
スペーサー４を上記の表面保護シート５に固定された下側電極シート３bの上に置き、その上から外周と中間部分をヒートシール加工し、更にスペーサー４の上に上側電極シート３aを乗せて上側表面保護シート５の外周と電極シート３とスペーサー４の無い分割不感部分５a、５b、５c、をヒートシール加工して検出面を４分割に分割固定し、更に空気が出入りする開口穴、穴径２ｍｍを４カ所設けた幅３２０ｍｍ、長さ８２０ｍｍ、厚さ４ｍｍの検出面を４分割に分離したマットセンサ１を得た。
【００１７】
上記 実施例１のマットセンサ１を平面状態から半径１００ｍｍのアールまで変形させた場合の変形半径−電気導通の変化デ−タを表１に示す。
【表１】
また比較のため、従来型でセンサの外形、接点部分の配列が同等で金属薄板接点を採用した線状タイプのセンサ、比較例３の変形半径−電気導通の変化結果も表１に示す。
【００１８】
実施例２
スペーサー４として、日本バイリーン社製の不織布シ−ト“Ｕ−１００”を縦 １２０ｍｍ、横 ７５０ｍｍ、に裁断し開口部１５を電極シート３の面積範囲内に縦２５m m、横１５ｍｍピッチの間隔の交点を千鳥状にΦ１８ｍｍの穴にプレス開口成形したものを２枚採用し、電極シート３としてポリエステル繊維の表面へ銀をメッキした導電性繊維とポリエステル繊維を布状に織り込んだ導電性布９の三ッ富士繊維工業株式会社製“銀メッキ繊維布”ＫＲ３０Ｄ０４ＧＲを採用し、これに東レ株式会社製 ポリエステルフイルム１１“ルミラー”の５０ミクロンへ住友スリーエム株式会社製 スプレーのり“７７”を吹き付けた後に貼り付けて縦１００ｍｍ、横７２０ｍｍ、に裁断した複合シートを４枚採用し、２枚を一組として電極シート３a,３b用として採用しその中間を導電性布１６とヒートシールして電気的に接続した。
電気信号を取り出すリ−ド６線として住友電工株式会社製“イラックスHF電線”ＵＬ ３３０２ ＡＷＧ２２ ( 錫メッキ軟銅線)長さ１００ｍｍ両端を４ｍｍストリップしたものを採用しリード線６の片側末端を大同端子製造株式会社製の圧着端子７“Ｒ１．２５−５”を圧着して取り付け、電極シート３の右端をポンチにてΦ５の穴を開けて、藤原産業株式会社製の真鍮ハトメ８“ＮＯ．５−B”を真鍮にニッケルメッキした平ワッシャ１７外形Φ１２内径Φ６厚さ０．８ｍｍと電極シート３の穴と圧着端子７の穴に通しカシメ治具によりハトメ８を圧着固定して電気的に接続固定した。この場合複合シートの導電性布側に平ワッシャ１７と真鍮ハトメ８のツバが接触するようにカシメ加工したものを採用した。
センサ表面保護シ−ト５として オカモト株式会社製 スパーフイルム“ノンタックE”（縦 ３２０ｍｍ、横８２０ｍｍ厚さ０．１５ｍｍ）PVCシートを２枚採用した。
上下電極シート３a、３bのポリエステルフイルム１１面の外周端１０ｍｍ幅を株式会社スリオンテック社製 両面粘着テープ Ｎｏ．５４８６を使用して接着固定した。
スペーサー４を上記の表面保護シート５に固定された下側電極シート３bの上に置き、その上から外周と中間部分をヒートシール加工し、更にスペーサー４の上に上側電極シート３aを乗せて上側表面保護シート５の外周と電極シート３とスペーサー４の無い分割不感部分５a、５b、５cをヒートシール加工して検出面を２分割に分割固定し、更に空気が出入りする開口穴１８、穴径２ｍｍを４カ所設けた幅３２０ｍｍ、長さ８２０ｍｍ、厚さ４ｍｍの検出面を２分割に分離したマットセンサ１を得た。
【００１９】
上記 実施例１，実施例２のマットセンサ１を平面状態から半径１００ｍｍのアールで変形させた場合の変形半径−電気導通の変化デ−タを表１に、また５００ｇ/ｃｍ２の荷重を乗せて角度１５度の回転ねじり運動を加えた場合の比較を表２に示す。
【表２】
【００２０】
比較例１
スペーサーとして、日本バイリーン株式会社製 不織布“ＥＳ− ８００”を 外形 寸法、縦２８０ｍｍ、横７５０ｍｍ、に裁断し、このシートの縦２５ｍｍ、横１５ｍｍピッチの間隔の交点を千鳥状にΦ１６ｍｍの穴にプレス開口成形したものを１枚採用した。
電極シート３としてポリエステル繊維の表面へ銀をメッキした導電性繊維とポリエステル繊維を布状に織り込んだ導電性布９として三ッ富士繊維工業株式会社製“銀メッキ繊維布”ＫＲ３０Ｄ０４ＧＲを採用し、これに東レ株式会社製 ポリエステルフイルム１１“ルミラー”の５０ミクロンを、住友スリーエム株式会社製 スプレーのり“７７”を吹き付けて貼り付け縦２５０ｍｍ、横７２０ｍｍ、に裁断し、上下各２枚の電極シート３を採用した。
電気信号を取り出すリ−ド線６として住友電工株式会社製“イラックスHF電線”ＵＬ−３３０２ ＡＷＧ２２ ( 錫メッキ軟銅線)長さ１００ｍｍ両端を４ｍｍストリップしたものを採用しリード線の片側末端を大同端子製造株式会社製の圧着端子“Ｒ１．２５−５”を圧着して取り付け、上記 電極シート３の右端をポンチにてΦ５の穴を開けて、藤原産業株式会社製の真鍮ハトメ“ＮＯ．５−Ｂ”を真鍮にニッケルメッキした平ワッシャ１７外形Φ１２内径Φ６厚さ０．８ｍｍと電極シート３の穴と圧着端子７に通し、カシメ治具によりハトメ８を圧着固定して電気的に接続固定した。この場合電極シート３の導電性布９側に平ワッシャ１７と真鍮ハトメのツバが接触するようにカシメ加工したものを採用した。
センサ表面保護シ−ト５として オカモト株式会社製 スパーフイルム“ノンタックE”（縦 ３２０ｍｍ、横８２０ｍｍ厚さ０．１５ｍｍ）ＰＶＣシートを２枚採用した。
電極シート３のポリエステルフイルム１１面の外周端１０ｍｍ幅を株式会社スリオンテック社製 両面粘着テープ Ｎｏ．５４８６を使用して上記表面保護シート５に接着固定した。
スペーサー４を上記の表面保護シート５に固定された下側電極シート３bの上に置き、その上から外周をヒートシール加工し、更にスペーサー４の上に上側電極シート３aを乗せて上側表面保護シートの電極シート３とスペーサー４の無い外周部分５a、５cをヒートシール加工して検出面を固定し、更に空気が出入りする開口穴１８、穴径２ｍｍを４カ所設けた幅３２０ｍｍ、長さ８２０ｍｍ、厚さ４ｍｍのマットセンサ１を得た。
【００２１】
上記 比較例１のマットセンサ柔軟性を評価するため、平面状態から半径１００ｍｍのアールで変形させた場合の変形半径−電気導通の変化デ−タを表１に、耐久性を評価するため、５００ｇ/ｃｍ２の荷重を乗せて角度１５度の回転ねじり運動を加えた場合の比較を表２に、上下１０ｍｍずらし移動運動での比較を表３に示す。
【表３】
また従来品との比較として上記の比較例１の構成でスペーサー４に発泡ポリウレタンシートと電極シート３に塩化ビニルシートにアルミ箔を接合した複合シートを採用したマットセンサ１を比較例２として比較した。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１における斜視図である。
【図２】同実施例１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】同実施例１，実施例２，実施例３，の電極の平面図である。
【図４】同実施例１，実施例２，実施例３，の電極の導電性布の拡大図である。
【図５】同実施例１，実施例２，実施例３，の電極の側面図である。
【図６】同実施例１，実施例２，実施例３，の電極の金属メッキ導電性繊維の模式図である。
【図７】同実施例１のスペーサーシートの平面図である。
【図８】同実施例１のスペーサーシートのＢ−Ｂ断面図である。
【図９】本発明の実施例２における斜視図である。
【図１０】本発明の実施例２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図１１】比較例１における斜視図である。
【図１２】比較例１におけるＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１ マットセンサ
２ 圧着端子付きリード線
３ 電極シート
３a 上側電極シート
３b 下側電極シート
４ スペーサーシート
５ 表面保護シート
５a 表面保護シートの外周溶着部分
５b 表面保護シートの分割した不感部分の溶着部分
５ｃ 表面保護シートの外周溶着部分
６ リード線
７ 圧着端子
８ ハトメ
９ 導電性布
１０ 絶縁テープ
１１ ＰＥＴフイルム
１２ 合成樹脂繊維の素繊維
１３ 金属メッキ膜
１４ 導電性繊維
１５ 開口部
１６ 導電性布
１７ 平ワッシャ
１８ 空気出入り用開口穴
【技術分野】
【０００１】
本発明は、介護、医療分野でベッド上の人の有無や起きあがり、離床の検出及び車イスの転落、着座検出用のマットセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年 ベッド、車イス等の安全性、高機能化が進み、また少子高齢化社会に対応した介護、医療、リハビリ機器が開発されている。また ベッド、座席に対する監視機能も強化され、人体に接触して長時間感知する柔軟性、耐久性の優れたマットセンサが望まれている。 （市販のマットセンサ例としては、株式会社テクノスジャパン社の“ベッドコール”、“座コール”、株式会社アサヒメデイケア社の ベッドセンサー“ツインパッド１００”、チェアセンサー“Ｒ１３”等が上げられ、また関連する特許公開例として特開２００４−１５４２４２特開２００３−２８９９９５，特開２００３−２６５５４６、特開２００２−１６５８４５、特開２０００−３１１５６４号等に開示されている。）
【０００３】
近年 病院、介護施設、家庭内等において看護者の不足から 重度の患者が不用意にベッドから起き上がり転落、落下した場合早期に発見して事故を未然に防ぐ監視システムの導入が重要となり、長時間の使用においても誤動作の少ないセンサのニ−ズが高まっている。
【０００４】
ベッドに敷いて人の有無、起きあがりを感知する、接触感知タイプのベッドセンサーにおいて感触がソフトで違和感の少ない信頼性の高いマットセンサが望まれている。
【０００５】
車イスにおいても障害者や、患者が一人で移動している時にあやまって転落、転倒した時に、感知して警報するシステムが必要となって来ている、これに使用する着座検出センサとしても感触がソフトで違和感の少ない耐久性、信頼性の良いセンサが望まれている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１５４２４２
【特許文献２】特開２００３−２８９９９５
【特許文献３】特開２００３−２６５５４６
【特許文献４】特開２００２−１６５８４５
【特許文献５】特開２０００−３１１５６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のマットセンサは、金属薄板接点を合成樹脂でモールドした線状スイッチや樹脂フイルムに電極、配線パターンをカーボン、銀ペーストインキ等で印刷したメンブレンスイッチにより構成されているため、人体が接触した場合に線状スイッチタイプは固く冷たい感じがあり、特に長時間の使用は凸凹が大きいため違和感が大きく永久変形もし易い問題があった。またメンブレンスイッチタイプのセンサは印刷したカーボン接点が摩耗し易いことから耐久性の面で問題があり、厚みが０．１ｍｍから０．５ｍｍと非常に薄いことから、凹凸面に敏感で変形量が大きく屈曲して使用する場合には誤動作しやすい問題があった。
また 規則的な開口部を持つ発泡ゴムシートや、発泡ポリウレタンシートを絶縁スペーサーに採用し、上下対向電極にアルミ箔と樹脂フイルムを接合したもの、あるいはアルミ薄膜を合成樹脂フイルムへ蒸着した複合電極シートを採用したセンサは感触や柔軟性は改善されるが、振動や摩擦が加わると開口部で接触する度にアルミ箔や蒸着膜が摩耗して導通不良が発生する問題あった。また寸法の大きなセンサにおいては内部が袋状となりセンサの剪断強度が低下してねじり運動やずらし移動に対して損傷しやすい問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の問題点を解決する手段として図１、においてセンサ１を絶縁保護するための表面保護シ−ト５と、リ−ド線２が接続された、荷重変化を導通信号として取り出すための上下一対の対向電極シ−ト（以下電極シート３）３a、３bと、この中間に複数の開口部１５を持ち、荷重により圧縮変形する絶縁スペーサーシ−ト（以下スペーサー）４からなり、電極シート３を表面保護シート５へ接着あるいは、高周波加熱やニクロム線ヒーターへ電流を流して両シートの溶融する温度まで加熱し、両シートを金型等で加圧し熱溶着（以下ヒートシール）した後冷却して固定する、更に表面保護シート５の外周をスペーサー４や電極シートが当たらないようにし、更にリード線２を表面保護シート５の外部へ出るようにして一緒にヒートシールし固定する方法を採用する。
【０００９】
センサ１に対して電極シート３の固定部分を電極シート３の外側の全面ないし外周部分のみを表面保護シート５へ固定しその他の部分は自由な状態にした電極シート３の固定方法を採用する。
【００１０】
センサ１を保護する表面保護シ−ト５としてポリイミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニール、等の合成樹脂のシートを採用する。
【００１１】
電極シ−ト３に寸法が表面保護シート５、スペーサー４より小さく、ポリイミド、ポリエステル、アクリル、ポリウレタン、ポリエチレン、等の合成樹脂繊維１２の布状織物で一定の間隔で、この合成樹脂繊維１２の表面へ金属メッキ１３した導電性繊維１４を、絶縁性の合成樹脂繊維１２と混合して布状に織り込んだ導電性布と、弾力性の優れたポリエステル合成樹脂フィイルム１１を接着、あるいは粘着固定した柔軟性、弾力性、導電性の優れた複合シートを電極シート３として、導電性布側がスペーサー４の開口部１５に対向するようにして採用する。
【００１２】
スペーサー４の寸法が電極シート３より大きく表面保護シート５より小さく、開口部１６以外は対向する電極シート３が接触することがないようにして配置し、開口部１５が所定の間隔で円形ないし異形に開口し、合成樹脂の素繊維を不規則に接合した不織布シートを採用する。
また 寸法の大きなセンサにおいては内部が袋状となり剪断強度が低下するため、これを防止する手段として、検出面を２分割ないし４分割等の複数に分割して小面積化し、この分割した境界部分の不感部分を接着固定することで、ベッド上のねじり運動やずらし移動に対する耐久性を高める。
【００１３】
電極シート３へ使用する導電性布は、合成樹脂の素繊維１２の表面へ金属メッキ１３したものを単独ないし複数本、金属メッキしない合成樹脂繊維１２を混合して撚糸し、金属メッキしない合成樹脂繊維１２と一定の間隔で織り込んだものを採用する。また分割された複数の電極シート３の相互間は導電性布１６で熱溶着して固定すると共に電気的に接続する。これは合成樹脂繊維部分を溶かして溶着固定する事により、導電性繊維同士が複数の箇所で接触して電気的に接続される。
また 使用中に内部の空気が減少し真空状態になるのを防止する、空気が出入りする開口穴１８を複数設けて誤動作を防止する。
これらの採用により感触がソフトで、柔軟性、耐久性が優れ人体が長時間ベッドに寝た時や、座席に着座した時の違和感を改善したマットセンサ１を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
金属薄板接点を合成樹脂でモールドした線状スイッチを使用した従来のマットセンサの固く冷たい感じを改善するため、電極シートに合成樹脂繊維の表面へ金属メッキした導電性繊維を、絶縁性合成樹脂繊維と混合して布状に織り込んで導電性を付与した柔軟性の高い導電性布を採用し、弾力性の優れたポリエステル合成樹脂フィイルムを接着、あるいは粘着固定して複合化することにより導電性布のたるみ、復元性を改善し柔軟性や弾力性の優れた電極シートと合成樹脂の素繊維を不規則に接合した不織布シートをスペーサーに採用することにより人体との接触がソフトで違和感が少ないマットセンサの提供が可能になり、センサに加わる振動、衝撃、を吸収し電極シートの摩擦に対する損傷、疲労を軽減する。また 内部が袋状となり剪断強度が低下する問題に対しては、検出面を複数に分割して固定することにより改善し、ねじり運動やずらし移動に対する耐久性を向上させたマットセンサを提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
スペーサーとして、ポリエステル繊維を素繊維として、これを不規則に接合した不織布シートを ある一定の間隔で円形に開口したスペーサーを採用し、この上下に電極としてポリエステル繊維の表面へ銀をメッキした導電性繊維と、絶縁性繊維を布状に織り込んだ導電性の布とポリエステルフイルムを粘着固定した複合シートを電極シートとして採用し、電気信号を取り出すリ−ド線としてイラックスHF電線を採用しリ−ド線と複合シート電極との電気的接続を圧着端子と真鍮製のハトメを使用して圧着接続固定し、センサ面に対して電極の固定部分をセンサの上側電極外周部分、下側電極の外周部分のみを表面保護シートと粘着固定し、その他の部分は自由な状態にした電極の固定方法を採用し、上下の複合シート電極の外側を絶縁性のあるポリエチレンシートで保護し、分割された複数の電極シート間は導電性布で熱溶着して電気的に接続し、表面保護シートの外周と複数の検出面の境界で不感部分をヒートシールにより固定され、空気の出入りする開口穴を有するマットセンサ。
【実施例】
【００１６】
実施例１
スペーサー４として、日本バイリーン株式会社製 不織布“ＥＤ−１７”を 外形 寸法、縦１２０ｍｍ、横３５０ｍｍ、に裁断し、開口部１５を電極シート３の面積範囲内に縦２５ｍｍ横１５ｍｍピッチの間隔の交点を千鳥状にΦ１８ｍｍの穴にプレス開口成形したものを４枚採用した。
電極シート３としてポリイミド繊維の表面へ銀をメッキした導電性繊維とポリエステル繊維を布状に織り込んだ導電性布９にカネボウ繊維株式会社製“エックスエイジ”ＡＧ−０２を採用し、これに東レ株式会社製 ポリエステルフイルム１１“ルミラー”の５０ミクロンに、住友スリーエム株式会社製 スプレーのり“７７”を吹き付けて貼り付け、縦１００ｍｍ、横７３０ｍｍに裁断し検出面を４分割にするため中央部に６０ｍｍ幅の絶縁テープ１０を貼り絶縁したものを４枚採用し、２枚を一組として上下電極シート３a、３b用として採用しその中間を導電性布１６とヒートシールして電気的に接続した。
電気信号を取り出すリ−ド線６として住友電工株式会社製“イラックスHF電線”UL ３３０２ ＡＷＧ２２ ( 錫メッキ軟銅線)長さ１２０ｍｍ両端を４ｍｍストリップしたものを採用しリード線６の片側末端を、大同端子製造株式会社製の圧着端子７“R1.25-5”を取り付け、上記 電極シート３の右端をポンチにてΦ５の穴を開けて、藤原産業株式会社製の真鍮ハトメ８“ＮＯ．５−B”を真鍮にニッケルメッキした平ワッシャ１７外形Φ１２内径Φ６厚さ０．８ｍｍと電極シート３の穴と圧着端子７の穴に通しカシメ治具により圧着固定して電気的に接続固定した。この場合電極シート３の導電性布９“エックスエイジ”側に平ワッシャ１７と真鍮ハトメ８のツバが接触するようにカシメ加工したものを採用した。
センサ表面保護シ−ト５として大倉工業株式会社製“ポリエチレンシート”（縦３２０ｍｍ、横８２０ｍｍ厚さ０．１ｍｍ）を２枚採用した。
上記リード線６の接続された電極シート３の外周端１０ｍｍ幅を、日東電工株式会社製 両面粘着テープ ＮＯ．５０００ＮＳを使用して表面保護シート５へ接着固定した。
スペーサー４を上記の表面保護シート５に固定された下側電極シート３bの上に置き、その上から外周と中間部分をヒートシール加工し、更にスペーサー４の上に上側電極シート３aを乗せて上側表面保護シート５の外周と電極シート３とスペーサー４の無い分割不感部分５a、５b、５c、をヒートシール加工して検出面を４分割に分割固定し、更に空気が出入りする開口穴、穴径２ｍｍを４カ所設けた幅３２０ｍｍ、長さ８２０ｍｍ、厚さ４ｍｍの検出面を４分割に分離したマットセンサ１を得た。
【００１７】
上記 実施例１のマットセンサ１を平面状態から半径１００ｍｍのアールまで変形させた場合の変形半径−電気導通の変化デ−タを表１に示す。
【表１】
また比較のため、従来型でセンサの外形、接点部分の配列が同等で金属薄板接点を採用した線状タイプのセンサ、比較例３の変形半径−電気導通の変化結果も表１に示す。
【００１８】
実施例２
スペーサー４として、日本バイリーン社製の不織布シ−ト“Ｕ−１００”を縦 １２０ｍｍ、横 ７５０ｍｍ、に裁断し開口部１５を電極シート３の面積範囲内に縦２５m m、横１５ｍｍピッチの間隔の交点を千鳥状にΦ１８ｍｍの穴にプレス開口成形したものを２枚採用し、電極シート３としてポリエステル繊維の表面へ銀をメッキした導電性繊維とポリエステル繊維を布状に織り込んだ導電性布９の三ッ富士繊維工業株式会社製“銀メッキ繊維布”ＫＲ３０Ｄ０４ＧＲを採用し、これに東レ株式会社製 ポリエステルフイルム１１“ルミラー”の５０ミクロンへ住友スリーエム株式会社製 スプレーのり“７７”を吹き付けた後に貼り付けて縦１００ｍｍ、横７２０ｍｍ、に裁断した複合シートを４枚採用し、２枚を一組として電極シート３a,３b用として採用しその中間を導電性布１６とヒートシールして電気的に接続した。
電気信号を取り出すリ−ド６線として住友電工株式会社製“イラックスHF電線”ＵＬ ３３０２ ＡＷＧ２２ ( 錫メッキ軟銅線)長さ１００ｍｍ両端を４ｍｍストリップしたものを採用しリード線６の片側末端を大同端子製造株式会社製の圧着端子７“Ｒ１．２５−５”を圧着して取り付け、電極シート３の右端をポンチにてΦ５の穴を開けて、藤原産業株式会社製の真鍮ハトメ８“ＮＯ．５−B”を真鍮にニッケルメッキした平ワッシャ１７外形Φ１２内径Φ６厚さ０．８ｍｍと電極シート３の穴と圧着端子７の穴に通しカシメ治具によりハトメ８を圧着固定して電気的に接続固定した。この場合複合シートの導電性布側に平ワッシャ１７と真鍮ハトメ８のツバが接触するようにカシメ加工したものを採用した。
センサ表面保護シ−ト５として オカモト株式会社製 スパーフイルム“ノンタックE”（縦 ３２０ｍｍ、横８２０ｍｍ厚さ０．１５ｍｍ）PVCシートを２枚採用した。
上下電極シート３a、３bのポリエステルフイルム１１面の外周端１０ｍｍ幅を株式会社スリオンテック社製 両面粘着テープ Ｎｏ．５４８６を使用して接着固定した。
スペーサー４を上記の表面保護シート５に固定された下側電極シート３bの上に置き、その上から外周と中間部分をヒートシール加工し、更にスペーサー４の上に上側電極シート３aを乗せて上側表面保護シート５の外周と電極シート３とスペーサー４の無い分割不感部分５a、５b、５cをヒートシール加工して検出面を２分割に分割固定し、更に空気が出入りする開口穴１８、穴径２ｍｍを４カ所設けた幅３２０ｍｍ、長さ８２０ｍｍ、厚さ４ｍｍの検出面を２分割に分離したマットセンサ１を得た。
【００１９】
上記 実施例１，実施例２のマットセンサ１を平面状態から半径１００ｍｍのアールで変形させた場合の変形半径−電気導通の変化デ−タを表１に、また５００ｇ/ｃｍ２の荷重を乗せて角度１５度の回転ねじり運動を加えた場合の比較を表２に示す。
【表２】
【００２０】
比較例１
スペーサーとして、日本バイリーン株式会社製 不織布“ＥＳ− ８００”を 外形 寸法、縦２８０ｍｍ、横７５０ｍｍ、に裁断し、このシートの縦２５ｍｍ、横１５ｍｍピッチの間隔の交点を千鳥状にΦ１６ｍｍの穴にプレス開口成形したものを１枚採用した。
電極シート３としてポリエステル繊維の表面へ銀をメッキした導電性繊維とポリエステル繊維を布状に織り込んだ導電性布９として三ッ富士繊維工業株式会社製“銀メッキ繊維布”ＫＲ３０Ｄ０４ＧＲを採用し、これに東レ株式会社製 ポリエステルフイルム１１“ルミラー”の５０ミクロンを、住友スリーエム株式会社製 スプレーのり“７７”を吹き付けて貼り付け縦２５０ｍｍ、横７２０ｍｍ、に裁断し、上下各２枚の電極シート３を採用した。
電気信号を取り出すリ−ド線６として住友電工株式会社製“イラックスHF電線”ＵＬ−３３０２ ＡＷＧ２２ ( 錫メッキ軟銅線)長さ１００ｍｍ両端を４ｍｍストリップしたものを採用しリード線の片側末端を大同端子製造株式会社製の圧着端子“Ｒ１．２５−５”を圧着して取り付け、上記 電極シート３の右端をポンチにてΦ５の穴を開けて、藤原産業株式会社製の真鍮ハトメ“ＮＯ．５−Ｂ”を真鍮にニッケルメッキした平ワッシャ１７外形Φ１２内径Φ６厚さ０．８ｍｍと電極シート３の穴と圧着端子７に通し、カシメ治具によりハトメ８を圧着固定して電気的に接続固定した。この場合電極シート３の導電性布９側に平ワッシャ１７と真鍮ハトメのツバが接触するようにカシメ加工したものを採用した。
センサ表面保護シ−ト５として オカモト株式会社製 スパーフイルム“ノンタックE”（縦 ３２０ｍｍ、横８２０ｍｍ厚さ０．１５ｍｍ）ＰＶＣシートを２枚採用した。
電極シート３のポリエステルフイルム１１面の外周端１０ｍｍ幅を株式会社スリオンテック社製 両面粘着テープ Ｎｏ．５４８６を使用して上記表面保護シート５に接着固定した。
スペーサー４を上記の表面保護シート５に固定された下側電極シート３bの上に置き、その上から外周をヒートシール加工し、更にスペーサー４の上に上側電極シート３aを乗せて上側表面保護シートの電極シート３とスペーサー４の無い外周部分５a、５cをヒートシール加工して検出面を固定し、更に空気が出入りする開口穴１８、穴径２ｍｍを４カ所設けた幅３２０ｍｍ、長さ８２０ｍｍ、厚さ４ｍｍのマットセンサ１を得た。
【００２１】
上記 比較例１のマットセンサ柔軟性を評価するため、平面状態から半径１００ｍｍのアールで変形させた場合の変形半径−電気導通の変化デ−タを表１に、耐久性を評価するため、５００ｇ/ｃｍ２の荷重を乗せて角度１５度の回転ねじり運動を加えた場合の比較を表２に、上下１０ｍｍずらし移動運動での比較を表３に示す。
【表３】
また従来品との比較として上記の比較例１の構成でスペーサー４に発泡ポリウレタンシートと電極シート３に塩化ビニルシートにアルミ箔を接合した複合シートを採用したマットセンサ１を比較例２として比較した。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１における斜視図である。
【図２】同実施例１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】同実施例１，実施例２，実施例３，の電極の平面図である。
【図４】同実施例１，実施例２，実施例３，の電極の導電性布の拡大図である。
【図５】同実施例１，実施例２，実施例３，の電極の側面図である。
【図６】同実施例１，実施例２，実施例３，の電極の金属メッキ導電性繊維の模式図である。
【図７】同実施例１のスペーサーシートの平面図である。
【図８】同実施例１のスペーサーシートのＢ−Ｂ断面図である。
【図９】本発明の実施例２における斜視図である。
【図１０】本発明の実施例２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図１１】比較例１における斜視図である。
【図１２】比較例１におけるＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１ マットセンサ
２ 圧着端子付きリード線
３ 電極シート
３a 上側電極シート
３b 下側電極シート
４ スペーサーシート
５ 表面保護シート
５a 表面保護シートの外周溶着部分
５b 表面保護シートの分割した不感部分の溶着部分
５ｃ 表面保護シートの外周溶着部分
６ リード線
７ 圧着端子
８ ハトメ
９ 導電性布
１０ 絶縁テープ
１１ ＰＥＴフイルム
１２ 合成樹脂繊維の素繊維
１３ 金属メッキ膜
１４ 導電性繊維
１５ 開口部
１６ 導電性布
１７ 平ワッシャ
１８ 空気出入り用開口穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサが上下の表面保護シ−トと、この内側に圧着端子の接続されたリ−ド線をハトメで接続した電気信号を取り出す上下一対の電極シ−トと、対向する内側の面が導電性を有しこの電極シートの中間に、開口部を有するスペーサーシ−トとから成り、スペーサーシートと電極シートを表面保護シートへ粘着あるいは熱溶着して固定し、更に表面保護シートの外周および検出面の境界部分に不感部分を有し、リード線を表面保護シートの外部へ出るようにして熱溶着あるいは接着剤で接着固定し、空気が出入りする開口穴を有することを特徴とするマットセンサ。
【請求項２】
電極シ−トがスペーサーシートの外形寸法より小さく、合成樹脂繊維と合成樹脂繊維へ金属メッキして導電性を付与した繊維を混合して一定の間隔で布状に織り込んだものを、合成樹脂フイルムに接着あるいは粘着した複合シートであることを特徴とする請求項１に記載のマットセンサ。
【請求項３】
スペーサーシ−トが表面保護シートの外形寸法より小さく、円形ないし異形の開口部を持ち、電気的に絶縁性で合成樹脂の素繊維が不規則に接合した不織布であることを特徴とする請求項１に記載のマットセンサ。
【請求項４】
スペーサーシ−トの寸法が電極シートより大きく表面保護シートより小さく、各シートがスペーサーシートを中心にして配置され、検出面を複数に分割して構成し分割した境界部分に不感部分を有し、不感部分が粘着あるいは熱溶着により固定され、また複数の電極シート間が導電性布により電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のマットセンサ。
【請求項５】
複数の電極シート間の電気的接続が合成樹脂繊維と合成樹脂繊維へ金属メッキして、導電性を付与した繊維を混合して一定の間隔で布状に織り込んだ導電性の布で、かつ両端を熱溶着により接続固定することを特徴とする請求項１に記載のマットセンサ。
【請求項１】
センサが上下の表面保護シ−トと、この内側に圧着端子の接続されたリ−ド線をハトメで接続した電気信号を取り出す上下一対の電極シ−トと、対向する内側の面が導電性を有しこの電極シートの中間に、開口部を有するスペーサーシ−トとから成り、スペーサーシートと電極シートを表面保護シートへ粘着あるいは熱溶着して固定し、更に表面保護シートの外周および検出面の境界部分に不感部分を有し、リード線を表面保護シートの外部へ出るようにして熱溶着あるいは接着剤で接着固定し、空気が出入りする開口穴を有することを特徴とするマットセンサ。
【請求項２】
電極シ−トがスペーサーシートの外形寸法より小さく、合成樹脂繊維と合成樹脂繊維へ金属メッキして導電性を付与した繊維を混合して一定の間隔で布状に織り込んだものを、合成樹脂フイルムに接着あるいは粘着した複合シートであることを特徴とする請求項１に記載のマットセンサ。
【請求項３】
スペーサーシ−トが表面保護シートの外形寸法より小さく、円形ないし異形の開口部を持ち、電気的に絶縁性で合成樹脂の素繊維が不規則に接合した不織布であることを特徴とする請求項１に記載のマットセンサ。
【請求項４】
スペーサーシ−トの寸法が電極シートより大きく表面保護シートより小さく、各シートがスペーサーシートを中心にして配置され、検出面を複数に分割して構成し分割した境界部分に不感部分を有し、不感部分が粘着あるいは熱溶着により固定され、また複数の電極シート間が導電性布により電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のマットセンサ。
【請求項５】
複数の電極シート間の電気的接続が合成樹脂繊維と合成樹脂繊維へ金属メッキして、導電性を付与した繊維を混合して一定の間隔で布状に織り込んだ導電性の布で、かつ両端を熱溶着により接続固定することを特徴とする請求項１に記載のマットセンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−８２３９７（Ｐ２０１０−８２３９７Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５８０５７（Ｐ２００８−２５８０５７）
【出願日】平成２０年１０月３日（２００８．１０．３）
【出願人】（３０８０３１４７４）アロー産業株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３日（２００８．１０．３）
【出願人】（３０８０３１４７４）アロー産業株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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