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WO2007135895A1 - アレイ型静電容量式センサ - Google Patents

アレイ型静電容量式センサ Download PDF

Info

Publication number
WO2007135895A1
WO2007135895A1 PCT/JP2007/059947 JP2007059947W WO2007135895A1 WO 2007135895 A1 WO2007135895 A1 WO 2007135895A1 JP 2007059947 W JP2007059947 W JP 2007059947W WO 2007135895 A1 WO2007135895 A1 WO 2007135895A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
array
capacitive sensor
type capacitive
spacer
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/059947
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yasushi Shimomoto
Daisuke Kuzuyama
Satoshi Nozoe
Masao Hashimoto
Kazunobu Itonaga
Original Assignee
Omron Corporation
Omron Healthcare Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corporation, Omron Healthcare Co., Ltd. filed Critical Omron Corporation
Priority to EP07743382A priority Critical patent/EP2023110A4/en
Priority to US12/301,596 priority patent/US7938025B2/en
Priority to CN2007800184910A priority patent/CN101449138B/zh
Publication of WO2007135895A1 publication Critical patent/WO2007135895A1/ja

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
    • G01L1/142—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators using capacitors
    • G01L1/146—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators using capacitors for measuring force distributions, e.g. using force arrays
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/0245—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate by using sensing means generating electric signals, i.e. ECG signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators

Definitions

  • the present invention relates to a sensor for measuring a pressure fluctuation waveform, and more particularly to an array type capacitive sensor.
  • a sensing method using a capacitive element is known in addition to a sensing method using a strain resistance element.
  • the sensing method using a capacitive element has a merit that it can be manufactured at low cost without using a semiconductor manufacturing process requiring a large manufacturing cost because the structure of the sensor element is simpler than that of the strain resistance element. is there.
  • Non-Patent Document 1 As a sensing method using this capacitance element, for example, there are a tactile sensor described in Non-Patent Document 1 and a tactile sensor described in Non-Patent Document 2. Since these are pressure sensors with capacitive elements arranged in an array on the sensing surface, they are suitable for measuring pressure fluctuation waveforms.
  • FIG. 26 is an external perspective view of the pressure detection unit of the tactile sensor described in Non-Patent Document 2
  • FIG. 27 is an exploded perspective view of the pressure detection unit shown in FIG.
  • FIG. 28 (a) is a plan view when the pressure detection unit shown in FIG. 26 is viewed from above
  • FIG. 28 (b) is a schematic diagram showing the layout of the capacitive element.
  • FIG. 29 is a circuit configuration diagram of the tactile sensor including the pressure detection unit shown in FIG.
  • the tactile sensor 1E described in Non-Patent Document 2 mainly includes a lower electrode 11, an upper electrode 21, and a spacer member 31.
  • the lower electrode 11 is composed of a plurality of strip-shaped copper foil electrodes extending in a substantially straight line and arranged in a row so as to run parallel to each other.
  • the upper electrode 21 is composed of a plurality of strip-like copper foil electrodes extending in a substantially straight line and arranged in a row so as to run parallel to each other in a direction orthogonal to the lower electrode 11.
  • a spacer member 31 having a silicon rubber force is arranged between the lower electrode 11 and the upper electrode 21. Is placed.
  • the spacer member 31 causes a part of the lower electrode 11 and a part of the upper electrode 21 to face each other with a predetermined distance.
  • a capacitive element 41 (see FIG. 28A) as a sensor element is formed at this intersection.
  • the capacitance elements 41 are arranged in an array. They will be arranged side by side. The individual electrostatic capacitance elements 41 are distorted in a direction approaching each other due to the pressure applied to the upper electrode 21 or the lower electrode 11, so that the electrostatic capacitance changes.
  • a power supply 60 is connected to one electrode of the lower electrode 11 or the upper electrode 21 arranged in a matrix form through a multiplexer 50, and the multiplexer 50 is similarly connected to the other electrode.
  • the circuit configuration is such that the detector 70 is connected via the multiplexer 50, and the specific lower electrode 11 and upper electrode 21 are selected by the multiplexer 50, so that one of the electrostatic capacitance elements 41 arranged in an array is statically
  • the capacitance of the capacitive element can be obtained via the detector 70.
  • the capacitance of the capacitive element 1 indicated by reference numeral 42 is output. . Therefore, the pressure at an arbitrary position on the sensor surface of the tactile sensor 1E can be measured.
  • FIG. 30 is a schematic configuration diagram of the surface pressure distribution sensor of Patent Document 1.
  • the surface pressure distribution sensor 101 includes a row wiring portion 11 and a column wiring portion 12 that are arranged to face each other with a gap of a constant interval through a spacer 18.
  • the row wiring portion 11 includes a glass substrate 13, a row wiring 14 arranged on the glass substrate 13 in parallel in the first direction, and an insulating film 15 covering the row wiring 14.
  • the column wiring portion 12 includes
  • the flexible film 16 includes a plurality of wiring lines 17 arranged in parallel on the flexible film 16 in the second direction.
  • FIG. 31 is a schematic configuration diagram of the pressure pulse wave sensor of Patent Document 2 described above.
  • the pressure pulse wave sensor 102 is mounted on the body surface in order to detect a pulse wave of a biological force.
  • a plurality of piezoelectric sheets 16 arranged in the width direction are arranged in the width direction.
  • the first sensor unit 12 is integrally fixed to the flexible sheet 18, and has the same structure as the first sensor unit 12.
  • the first sensor unit 12 is rotated 90 degrees in the horizontal plane with respect to the first sensor unit 12.
  • the second sensor unit 14 is laminated.
  • Non-Patent Literature 1 R.S.Fearing, ⁇ actile sensing Mechanisms ⁇ , The International Journal of Robotics Research, June 1990, Vol.9, No.3, pp.3— 23
  • Non-Patent Document 2 D.A.Kontarinis et al., ⁇ A Tactile Shape Sensing and Display System for Teleoperated Manipulation ⁇ ", IEEE International Conference on Robotics and Automation, 1995, pp.641—646
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication “JP 2004-317403 Publication (Publication Date: January 11, 2004)”
  • Patent Document 2 Japanese Published Patent Publication “Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-208711 (Publication Date: July 29, 2004)”
  • FIG. 32 (a) shows the side surface of the tactile sensor in a normal state (when flat), and FIG. 32 (b) shows the side surface of the tactile sensor when bent.
  • the sensor characteristics at the time of bending shown in (b) of FIG. 32 greatly vary from the sensor characteristics at the time of flatness shown in (a) of FIG. 32, and the sensitivity of the sensor is lowered. A point is created.
  • the initial output increases.
  • Patent Documents 1 and 2 described above. Specifically, in the configuration of the surface pressure distribution sensor of Patent Document 1, even a flexible film is applied to each column wiring. Is not independent, and in the configuration of the pressure pulse wave sensor of Patent Document 2, it is arranged. Further, since the piezoelectric sheet is fixed to a flexible sheet or an elastic substrate, there arises a problem that the sensor characteristics fluctuate when measuring on a curved surface.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an array-type electrostatic that can be manufactured at low cost and can accurately and stably measure pressure even on a bent surface. It is to provide a capacitive sensor.
  • an array-type capacitive sensor of the present invention includes a first substrate on which at least two rows of first electrodes extending in parallel with each other are provided, There are provided at least two or more rows of second electrodes that are arranged to face the first substrate surface with a predetermined distance and extend in parallel to each other in a direction intersecting the extending direction of the first electrode.
  • the array-type capacitive sensor comprising: the first substrate or the second substrate, the first electrode or the second electrode between the plurality of first electrodes or the plurality of second electrodes. Or a slit-like substrate slit portion extending in parallel with the second electrode.
  • the first electrode or the second electrode is interposed between the plurality of first electrodes or the plurality of second electrodes on the first substrate or the second substrate.
  • a slit-shaped substrate slit portion extending in parallel with the second electrode is provided.
  • the substrate slit portion is disposed in the vicinity of the capacitive element formed by the first electrode and the second electrode.
  • the substrate slit portion is interposed between the capacitive element and at least one of the capacitive elements adjacent to the capacitive element.
  • the conventional array-type capacitive sensor is not provided with the substrate slit portion on either the first substrate or the second substrate. There is no substrate slit portion between them. Therefore, when the first substrate or the second substrate is deformed at the time of measuring the pressure, tensile stress or compressive stress acts on the first electrode and the second electrode that are arranged to face each other. As a result, pressure other than the pressure at which the measurement target force is also applied is applied to the capacitance element, which increases the initial output and makes accurate and stable pressure measurement impossible.
  • the substrate slit portion is interposed between the first electrode and the second electrode when the first substrate or the second substrate is deformed on the bent surface or the like during pressure measurement, the first electrode or the second electrode is adjacent to each other. It will be deformed independently of the electrodes. Therefore, it is possible to reduce the influence from the adjacent substrate and electrode in the capacitive element corresponding to the deformed portion. Therefore, it is possible to accurately and stably measure the pressure applied to the measurement object force. Further, since it is not affected by the adjacent substrate and electrode force, crosstalk can be reduced as compared with a conventional array type capacitive sensor. Furthermore, since the substrate slit portion is provided on the first substrate or the second substrate, an array type capacitive sensor capable of accurate and stable pressure measurement can be manufactured at low cost. Can do.
  • the array-type capacitive sensor of the present invention is the array-type capacitive sensor described above, wherein the substrate slit portion is the first substrate or the second substrate at the time of measurement. It is preferable to be provided in a direction perpendicular to the bending direction.
  • the substrate slit portion is provided in a direction orthogonal to the bending direction of the first substrate or the second substrate at the time of measurement.
  • the first substrate or the second substrate is bent along the shape of the wrist.
  • the bending direction refers to a direction that bends when the array-type capacitive sensor is attached to the wrist of the subject, that is, a direction that is orthogonal to the extending direction of the artery.
  • the substrate slit portion when the substrate slit portion is provided in a direction perpendicular to the bending direction, the first substrate or the second substrate bends with the substrate slit portion as a boundary. Compared with the case where the portion is provided in the bending direction, it is possible to reduce the influence of deformation imparted between adjacent electrostatic capacitance elements. Therefore, the pressure applied from the measurement object can be measured more accurately and stably. Moreover, since the influence from an adjacent board
  • the array-type capacitive sensor of the present invention is the array-type capacitive sensor described above, wherein the predetermined capacitance is interposed between the first substrate and the second substrate.
  • the spacer further includes a spacer, and the spacer intersects the projection region of the first electrode or the second electrode on the spacer in the longitudinal direction of the substrate slit portion. You It is preferable that a spacer opening extending in the direction to be provided is provided.
  • the spacer includes a direction intersecting with a longitudinal direction of the substrate slit portion in a projection region of the first electrode or the second electrode on the spacer.
  • a spacer opening extending to the surface is provided.
  • the plurality of electrostatic capacitance elements formed by the first electrode and the second electrode are surrounded by the substrate slit portion and the spacer, respectively. That is, a substrate opening or a spacer is interposed between adjacent capacitance elements. Therefore, since the spacer is interposed between the capacitive elements in which the substrate slit portion is not interposed, it is possible to further reduce the influence of the deformation of the adjacent capacitive elements. Therefore, the pressure applied from the measurement object can be measured more accurately and stably, and the crosstalk can be further reduced.
  • the array-type capacitive sensor of the present invention is the above-described array-type capacitive sensor, wherein the spacer is projected onto the spacer by the substrate slit portion. It is preferable that a plurality of slit-like spacer slit portions extending in parallel with the substrate slit portion are provided in the region.
  • the spacer is provided with the spacer slit portion in the same direction in the substrate slit portion, the first substrate or the second substrate at the time of pressure measurement is provided. It becomes easy to deform. Accordingly, since the first electrode or the second electrode can be easily deformed, the responsiveness of the array-type capacitive sensor can be improved. In addition, crosstalk can be further reduced.
  • the array-type capacitive sensor of the present invention is the above-described array-type capacitive sensor, the surface of the first substrate opposite to the second substrate side, or It is preferable that a stabilizing member having a groove portion whose projection area onto the substrate slit portion coincides with the surface of the second substrate opposite to the first substrate side.
  • the stability member having the groove portion in the same direction is provided in the substrate slit portion, the first substrate or the second substrate is not deformed at the time of pressure measurement. It becomes easy. Therefore, the first electrode or the second electrode can be easily deformed, so that the responsiveness of the array type capacitive sensor can be improved. sand That is, more accurate and stable pressure measurement is possible, and crosstalk can be further reduced. Furthermore, since the planarity of the first electrode or the second electrode forming the capacitive element can be maintained, the first electrode and the second electrode are parallel, and the sensor characteristics at the time of bending are reduced. Variations can be reduced.
  • the array-type capacitive sensor of the present invention is the above-described array-type capacitive sensor, wherein the substrate slit portion is provided with the first substrate or the second substrate. Is preferably flexible.
  • the first substrate or the second substrate provided with the substrate slit portion has flexibility, the first substrate or the second substrate at the time of measuring pressure is used.
  • the deformation of the second substrate is further facilitated. Therefore, since the first electrode or the second electrode can be further easily deformed, the responsiveness of the array type capacitive sensor can be further improved. That is, more accurate and stable pressure measurement is possible, and crosstalk can be further reduced.
  • the spacer has flexibility.
  • the spacer since the spacer has flexibility, the deformation of the first substrate or the second substrate during pressure measurement is further facilitated. Therefore, the first electrode or the second electrode can be more easily deformed, and the responsiveness of the array type capacitive sensor can be further improved. That is, more accurate and stable pressure measurement can be performed, and crosstalk can be further reduced.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an array-type capacitive sensor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the array-type capacitive sensor according to the first embodiment as seen in the aa direction force.
  • FIG. 3 is a diagram showing a movable electrode side substrate in the array-type capacitive sensor of Embodiment 1, (a) shows a plane when the movable electrode side substrate is viewed from the movable electrode side, and (b) shows (A) shows an enlarged view of the part, and (c) shows a plane when the movable electrode side substrate is viewed from the detection surface side (back surface).
  • FIG. 4 is a diagram showing a movable electrode side substrate in the array-type capacitive sensor of Embodiment 1, wherein (a) shows a plane when the fixed electrode side substrate is viewed from the fixed electrode side, and (b) shows (a) is an enlarged view of the portion, and (c) is a plan view of the fixed electrode side substrate as viewed from the back side (back surface) where the fixed electrode is provided.
  • FIG. 5 is a plan view of the spacer in the array-type capacitive sensor according to the first embodiment as viewed from above.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing the movable electrode side substrate when the array-type capacitive sensor of Embodiment 1 is attached to the body surface (wrist) of a subject.
  • FIG. 7 (a)] is an exploded perspective view schematically showing a capacitive element in a conventional array-type capacitive sensor.
  • FIG. 7 (b) is a cross-sectional view schematically showing a capacitive element when a conventional array-type capacitive sensor is mounted on the detection surface.
  • FIG. 8 (a)] is an exploded perspective view schematically showing a capacitive element in the array-type capacitive sensor of the first embodiment.
  • ⁇ 8 (b)] is a cross-sectional view schematically showing a capacitive element when the array-type capacitive sensor of Embodiment 1 is mounted on the detection surface.
  • FIG. 9 (a) is a graph showing the relationship between pressure and capacitance in a conventional array-type capacitive sensor.
  • FIG. 9B is a graph showing the relationship between pressure and capacitance in the array-type capacitive sensor of Embodiment 1 in which slits are provided on the movable electrode side substrate.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a capacitive element when a conventional array-type capacitive sensor is mounted on the detection surface, and (a) and (b) show the array-type electrostatic sensor. The transition of deformation of the movable electrode when pressure is applied to the capacitive sensor is shown.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a capacitive element, and (a) and (b) show deformation of the movable electrode when pressure is applied to the array-type capacitive sensor of the first embodiment. It shows a transition.
  • FIG. 12 is a graph showing the result of crosstalk in a conventional array-type capacitive sensor.
  • FIG. 13 is a graph showing the result of crosstalk in the array-type capacitive sensor of the first embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram showing a schematic configuration of the array-type capacitive sensor of Embodiment 1, wherein (a) extends the slits in the array-type capacitive sensor to connect both ends of the movable electrode side substrate. (B) shows the cross-section when conductive adhesive is used for the spacer in the array-type capacitive sensor! / Speak.
  • FIG. 16 is a diagram showing a schematic configuration of the spacer in the embodiment 2, (a) shows a plane of the schematic configuration of the spacer, and (b) is a perspective view of the schematic configuration of the spacer. Is shown.
  • FIG. 17 is an exploded perspective view of an array-type capacitive sensor according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram showing a schematic configuration of the array-type capacitive sensor according to Embodiment 3, wherein (a) shows a plan view of the movable electrode side substrate of the array-type capacitive sensor viewed from above. (B) shows the plane of the fixed electrode side substrate of the array type capacitive sensor as viewed from below, (c) shows the aa cross section of the array type capacitive sensor shown in (a). And
  • FIG. 19 is a diagram showing a schematic configuration of the stabilizing member in Embodiment 3, (a) shows a perspective view of the schematic configuration of the stabilizing member, and (b) shows the stabilizing member shown in (a). The side as viewed in the Y direction is shown.
  • FIG. 20 is a diagram showing a process of attaching the stable metal member to the fixed electrode side substrate in the third embodiment.
  • FIG. 21 An exploded perspective view of an array-type capacitive sensor according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 22 is a partial cross-sectional view of the array-type capacitive sensor in the fourth embodiment as viewed from the aa direction.
  • FIG. 23 is a diagram showing a schematic configuration of members constituting the array-type capacitive sensor according to Embodiment 4, wherein (a) shows a plane of the gap stabilizing member, and (b) shows an adhesive sheet. The plane is shown, and (c) shows the plane of the spacer.
  • FIG. 24 is a view showing a schematic configuration of the gap stabilizing member of Embodiment 4 before being incorporated into an adhesive sheet.
  • FIG. 25 is a diagram showing a spacer assembly process according to the fourth embodiment.
  • FIG. 26 is an external perspective view of a pressure detection unit of a conventional capacitive pressure sensor.
  • FIG. 27 is an exploded perspective view of a pressure detection unit of the capacitance type pressure sensor shown in FIG. 26. [28 (a)] FIG. 27 is a plan view of the pressure detection unit shown in FIG. 26 when the upward force is also viewed.
  • FIG. 28 (b) is a schematic diagram showing the layout of the capacitive element in the capacitive pressure sensor shown in FIG.
  • FIG. 29 is a circuit configuration diagram of a capacitance type pressure sensor including the pressure detection unit shown in FIG.
  • FIG. 30 is a schematic configuration diagram of a conventional surface pressure distribution sensor.
  • FIG. 31 is a schematic configuration diagram of a conventional pressure pulse wave sensor.
  • FIG. 32 is a side view of the capacitance type pressure sensor shown in FIG. 26, (a) shows the side surface of the pressure sensor in a normal state (when flat), and (b) shows the pressure sensor when bent. Show the side of Explanation of symbols
  • An array-type capacitive sensor can be applied to various fields as a sensor that detects a physical quantity by a change in capacitance.
  • a waveform of an intra-arterial pressure in a living body is used.
  • the case of measuring is described as an example.
  • the array-type capacitive sensor can measure a pressure fluctuation waveform of the intra-arterial pressure by, for example, pressing against the body surface of a living body.
  • a fixed electrode side substrate having three rows of fixed electrodes arranged in parallel to each other so as to extend linearly in a direction substantially perpendicular to the current direction; and the fixed electrode disposed at a predetermined distance from the fixed electrode.
  • the movable electrode side substrate having 24 columns of movable electrodes arranged in parallel with each other so as to extend in a direction crossing the extending direction of the electrodes, and the intersection of the three rows of fixed electrodes and the 24 columns of movable electrodes.
  • the 24 rows of movable electrodes are provided with slits between them, and are configured to be deformed independently with respect to the pressure applied to the movable electrode side substrate.
  • an array-type capacitive sensor used for measuring a waveform of an intra-arterial pressure pressure is applied by an upward force air bag or the like in order to press against the body surface of the living body.
  • the arterial pressure can be measured by bringing the movable electrode side substrate into close contact with the shape (unevenness) of the measurement site of the subject and detecting the capacitance of the capacitance element. it can.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of the array-type capacitive sensor according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the array-type capacitive sensor viewed from the aa direction. is there.
  • the array-type capacitive sensor 1 includes a movable electrode side substrate 2, a spacer 3, a dielectric film 4, and a fixed electrode side substrate 5.
  • the movable electrode side substrate (first substrate, second substrate) 2 contacts the detection surface (here, the body surface of the living body) and receives the intra-arterial pressure to be measured.
  • a flexible sheet-like movable electrode (first electrode, second electrode) 6 is provided, and connector connecting portions 2a are provided at both ends of the movable electrode 6. Yes.
  • the movable electrode side substrate 2 is made of, for example, an insulating glass-epoxy substrate, a polyimide film, a PET film, an epoxy resin film, or the like. Details of the movable electrode side substrate 2 and the movable electrode 6 will be described later.
  • a fixed electrode side substrate (first substrate, second substrate) 5 is disposed on the opposite side of the movable electrode side substrate 2 from the detection surface, and is opposed to the movable electrode side substrate 2, so that the fixed electrode ( A first electrode, a second electrode) 7, and a connector connection portion 5 a is provided at an end of the fixed electrode 7.
  • the fixed electrode side substrate 5 is composed of, for example, an insulating glass-epoxy substrate, polyimide film, PET film, epoxy resin film, and the like, similar to the movable electrode side substrate 2. Details of the fixed electrode side substrate 5 and the fixed electrode 7 will be described later.
  • the spacer 3 is made of silicon rubber or the like, and is arranged so as to ensure a predetermined distance (gap) between the movable electrode side substrate 2 and the fixed electrode side substrate 5.
  • a predetermined distance space between the movable electrode side substrate 2 and the fixed electrode side substrate 5.
  • the size of the gap is arbitrarily set according to the width of the physical quantity to be detected by the array type capacitive sensor 1 and the amount of deformation of the movable electrode side substrate 2. Details of the spacer 3 will be described later.
  • the dielectric film 4 prevents a short circuit due to contact between the movable electrode 6 of the movable electrode side substrate 2 and the fixed electrode 7 of the fixed electrode side substrate 5, and increases the capacitance.
  • the dielectric film 4 is preferably made of an epoxy film having a thickness of 20 m, for example.
  • FIG. 3 is a diagram showing a movable electrode side substrate in the array-type capacitive sensor according to the first embodiment, and (a) shows a plan view of the movable electrode side substrate viewed from the movable electrode side. (B) shows a partial enlargement of (a), and (c) shows a plane when the movable electrode side substrate is viewed from the detection surface side (back surface).
  • the extending direction of the plurality of strip electrodes forming the movable electrode 6 is defined as the Y direction
  • the direction perpendicular to the Y direction and parallel to the two surfaces of the movable electrode side substrate is defined as the X direction.
  • the movable electrode 6 is composed of strip-like electrodes extending in a straight line of 24 rows in the Y direction, and arranged so as to be parallel to each other at equal intervals.
  • the movable electrode 6 may be at least two or more rows, which is not limited to the force used as a 24 row strip electrode.
  • the movable electrode 6 is formed on the movable electrode side substrate 2 by a copper foil or the like by using a sputtering method or a vapor deposition method, and the movable electrode side substrate 2 is formed according to the pressure received from the detection surface.
  • the structure can be deformed along with the deformation.
  • Each strip electrode has two connector connection parts 2a for 12ch at its end! It ’s connected to somewhere.
  • the movable electrode side substrate 2 has a plurality of slits (corresponding to the gaps between the 24 rows of linearly extending electrodes, Substrate slit portion) 2 b is provided in parallel in a straight line.
  • each of the strip electrodes constituting the movable electrode 6 can be deformed independently of the adjacent strip electrodes.
  • FIG. 4 is a diagram showing a movable electrode side substrate in the array-type capacitive sensor according to the first embodiment, and (a) shows a plan view of the fixed electrode side substrate viewed from the fixed electrode side. (B) shows a partial enlargement of (a), and (c) shows a plane in which the fixed electrode side substrate is provided with a fixed electrode and the side (back surface) force is viewed.
  • the fixed electrode 7 is composed of strip-like electrodes extending linearly in three rows in the X direction, and is arranged so as to be parallel to each other at equal intervals. ing.
  • the fixed electrode 7 is a force that is a three-row strip electrode. Then, it is sufficient if there are at least two rows.
  • the fixed electrode 7 is formed on the fixed electrode side substrate 5 by a copper foil or the like using a sputtering method or a vapor deposition method, and is configured not to be affected by the pressure applied to the detection surface force.
  • Each strip electrode is connected to the connector connecting portion 5a for 3ch at its end.
  • FIG. 5 is a plan view of the spacer 3 when the upward force is also viewed.
  • the spacer 3 is disposed between the movable electrode side substrate 2 and the fixed electrode side substrate 5 so as to keep the distance between them constant.
  • the spacer 3 is provided with three rows of openings (spacer openings) 3a in a straight line in the X direction according to the arrangement of the fixed electrodes 7 so as not to cover the fixed electrodes 7.
  • the movable electrode-side substrate 2 having the movable electrode 6 and the fixed electrode-side substrate 5 having the fixed electrode 7 are seen from above as respective strip electrodes, that is, strips of 24 rows of strip electrodes. The poles and the three rows of strip electrodes are stacked so that they intersect.
  • the spacer 3 is disposed between the movable electrode side substrate 2 and the fixed electrode side substrate 5 so that the opening 3a of the spacer 3 and the fixed electrode 7 of the fixed electrode side substrate 5 are matched. Be placed.
  • a dielectric sheet is disposed between the movable electrode side substrate 2 and the fixed electrode side substrate 5.
  • the movable electrode 6 and the fixed electrode 7 are formed at the intersection of the movable electrode 6 and the fixed electrode 7 arranged in a matrix.
  • a space 3 is formed by maintaining a predetermined distance (for example, about 100 m) by a spacer 3 that also has a silicon rubber equal force.
  • a part of the movable electrode 6 and a part of the fixed electrode 7 are arranged to face each other with a space region interposed therebetween, and a capacitive element as a sensor element is formed at this intersection. Is done.
  • a total of 72 capacitive elements are formed by 3 rows ⁇ 24 columns of electrodes.
  • Figure 6 shows the array-type capacitive sensor 1 worn on the subject's body surface (eg wrist)
  • the movable electrode side substrate 2 is schematically shown.
  • the array-type capacitive sensor 1 is configured so that the longitudinal direction of the linear slit 2b of the movable electrode side substrate 2 and the extending direction of the artery 100 of the subject substantially coincide.
  • the surface of the movable electrode side substrate 2 opposite to the surface on which the movable electrode 6 is provided is pressed against the wrist for attachment.
  • a pressing force is applied from above the fixed electrode side substrate 5 for bringing the movable electrode side substrate 2 into close contact with the wrist by an air bag la (see FIG. 7B). Since the movable electrode side substrate 2 is pressed and attached to the detection surface (wrist) lb (see FIG. 7 (b)), the movable electrode side substrate 2 and the movable electrode 6 follow the shape of the wrist. Will be transformed.
  • the movable electrode side substrate 2 is provided with the slits 2b in parallel with the strip electrodes constituting the movable electrode 6, the compressive stress and pulling force are applied to the respective strip electrodes due to deformation at the time of mounting as in the prior art. Tension stress does not work.
  • the movable electrode 6 forming the capacitive element is deformed to the fixed electrode 7 side by receiving the intra-arterial pressure from the wrist. Then, when the movable electrode 6 is deformed, the distance between the movable electrode 6 and the fixed electrode 7 is changed, and the capacitance (the amount of electricity to be charged) is changed. By converting the changed capacitance into a voltage, the pressure applied to the movable electrode side substrate 2 can be detected.
  • the longitudinal direction of the linear slit 2b of the movable electrode side substrate 2 and the extending direction of the artery 100 of the subject substantially coincide.
  • the strip-shaped electrodes constituting the movable electrode 6 are independently deformed along the shape of the detection surface lb. Therefore, the plurality of capacitive elements formed in the array-type capacitive sensor 1 do not affect each other by deformation. This point will be described in more detail with reference to FIG. 7 and FIG.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a capacitive element
  • Fig. 7 (a) is an exploded perspective view schematically showing the capacitive element in a conventional array-type capacitive sensor
  • FIG. 7 (b) is a transverse cross-sectional view schematically showing the capacitive element when the conventional array type capacitive sensor is mounted on the detection surface lb
  • FIG. 8 (a) is an exploded perspective view schematically showing a capacitive element in the array-type capacitive sensor 1 of the present embodiment
  • FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a capacitive element when the array type capacitive sensor 1 of the embodiment is mounted on the detection surface lb.
  • FIGS. 8 (a) show the movable electrodes 6a and 6b adjacent to the extending direction of the artery (arrow X direction in the figure) and the direction orthogonal to the X direction (arrow Y direction in the figure). Adjacent movable electrodes 6a and 6c are shown. Capacitance elements (not shown) corresponding to the movable electrodes 6a, 6b, and 6c are represented as capacitance elements a, b, and c, respectively.
  • each strip electrode has one continuous movable electrode side substrate. Since it is arranged in 2, the plurality of strip electrodes are deformed along the uneven part of the detection surface (wrist) lb. Specifically, as shown in FIG. 7 (b), in the capacitive element a in contact with the concave portion of the wrist, a tensile stress acts on the movable electrode 6a by the movable electrode 6c adjacent to the movable electrode 6a. Further, compressive stress acts on the fixed electrode 7a.
  • the distance between the movable electrode 6a and the fixed electrode 7a is reduced, so that the capacitance of the capacitive element a fluctuates, so that the array-type capacitive sensor 1 is not worn on the wrist, or in a normal state or a flat surface Compared to time, the initial output increases.
  • the change in the capacitance with respect to the pressure (pulse pressure) from the detection surface (wrist) lb becomes small, that is, the response of the capacitance element a is poor. Therefore, the sensitivity of the array type capacitive sensor 1 is deteriorated.
  • the capacitive element a that receives the pulse pressure is affected by the adjacent capacitive element c, so that accurate and stable pressure measurement cannot be performed.
  • a linear slit 2b is provided between the strip electrodes on the movable electrode side substrate 2, and the longitudinal direction of the slit 2b and the subject Since the array-type capacitive sensor 1 is attached to the wrist of the subject so that the extending direction of the artery (the direction of the arrow X in the figure) substantially matches, the plurality of movable electrodes 6 are placed on the uneven portion of the wrist. Transform independently along. Specifically, as shown in FIG. 8 (b), in the capacitive element a pressed by the air bag la, the movable electrode 6a is separated from the adjacent movable electrode 6c in an independent state. is doing.
  • the tensile stress due to the movable electrode 6c does not act on the movable electrode 6a. Therefore, if the array-type capacitive sensor 1 is mounted on an uneven surface, Even in this case, the relationship between the capacitive elements a and c is the same environment as that of the planar mounting state, that is, the same relationship as that of the capacitive elements a and b. In other words, even if the array-type capacitive sensor 1 is mounted on an uneven surface such as a bent part or a curved part, only the apparent deformation occurs, and the capacitive elements a to c This is the same as when sensor 1 is not mounted on the uneven surface. Therefore, the initial output does not increase as in the conventional case, and accurate and stable pressure measurement is possible.
  • the adjacent capacitive elements a and c are not affected by the deformation of the movable electrode side substrate 2 and the movable electrode 6. Therefore, crosstalk can be reduced as compared with the conventional array type capacitive sensor.
  • the extending direction of the movable electrode 6 and the extending direction of the slit 2b substantially match the extending direction of the subject's artery. It is configured to be installed as is. That is, the slit 2b is provided in a direction substantially orthogonal to the bending direction of the movable electrode side substrate 2 when the array type capacitive sensor 1 is mounted.
  • the bending direction is a direction that is bent when the array-type capacitive sensor 1 is attached to the wrist of the subject, and is a direction that is substantially orthogonal to the extending direction of the artery.
  • the array-type capacitive sensor 1 is not limited to the above-described configuration.
  • the extending direction of the movable electrode 6 and the extending direction of the slit 2b and the extending direction of the subject's artery As a configuration to be mounted in a direction that is almost orthogonal to the direction. Even in this configuration, since the slit 2b is interposed between the movable electrode 6a and the movable electrode 6c, the movable electrode 6a and the movable electrode 6c are not affected by deformation. Therefore, an increase in initial output does not occur unlike the conventional case, and accurate and stable pressure measurement is possible.
  • the array-type capacitive sensor 1 in the present embodiment has a configuration in which a plurality of capacitive elements can be independently deformed.
  • a slit 2b is provided on the movable electrode 6 side between two adjacent capacitance elements, and The spacer 3 is preferably provided.
  • Fig. 9 (a) is a graph showing the relationship between pressure and capacitance in a conventional array-type capacitive sensor
  • Fig. 9 (b) shows a slit 2b provided on the movable electrode side substrate 2.
  • 5 is a graph showing the relationship between pressure and capacitance in the array-type capacitive sensor 1 of the present embodiment.
  • the dotted line indicates the measurement result when the array-type capacitive sensor 1 is mounted in a plane (when in a plane), and the solid line indicates the array-type electrostatic capacitance.
  • the measurement results when the capacitive sensor 1 is attached to the R10 jig (when bent) are shown.
  • each array-type capacitive sensor 1 used in this experiment satisfies the following design conditions. That is, the movable electrode side substrate 2 has a thickness of 125 m, 24 movable electrodes 6 having a width of 0.8 mm and a length of 22 mm arranged at an lmm pitch.
  • the fixed electrode side substrate 5 has a thickness of 125 m, and is formed by arranging three fixed electrodes 7 having a width of 2 mm and a length of 25 mm at a pitch of 10 mm.
  • Spacer 3 is made of a polyester film having a thickness of 100 ⁇ m
  • dielectric film 4 is made of an epoxy film having a thickness of 20 ⁇ m.
  • the difference between the conventional array type capacitive sensor and the array type capacitive sensor 1 of the present embodiment is that the width of the movable electrode side substrate 2 in the array type capacitive sensor 1 of the present embodiment is different. 0. There are 25 2mm slits 2b at lmm pitch!
  • the initial output differs between flat and bent, especially when bent! I was able to confirm.
  • compressive stress and tensile stress are applied to the movable electrode 6 and the fixed electrode 7, and pressure is applied to the capacitive element. This is because the state is added.
  • the array capacitive sensor 1 of the present embodiment As shown in FIG. 9 (b), it is confirmed that there is no difference in the initial output between when flat and when bent. did it. In addition, it was confirmed from the slope of the straight line when flat and bent that the increasing tendency of the capacitance when flat and bent is almost the same as the applied pressure increases. In other words, the array-type capacitive sensor 1 of the present embodiment has a component that the measurement result does not vary depending on the shape of the measurement object. Therefore, the array-type capacitive sensor 1 of the present embodiment has the same characteristics as when it is not mounted with the array-type capacitive sensor 1 even when mounted on an uneven member or the like. However, it was divided. That is, it was confirmed that even when the movable electrode 6 was deformed by being attached to an uneven member or the like, it was possible to perform highly accurate and stable pressure measurement.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a capacitive element when a conventional array-type capacitive sensor is mounted on the detection surface.
  • A) and (b) show the array-type capacitive sensor.
  • FIG. 12 is a diagram showing a transition of deformation of the movable electrode 6 when a pressure is applied to the capacitive sensor, and FIG. 12 is a graph showing a result of a change in electrostatic capacitance in the conventional array-type capacitive sensor. It is.
  • FIG. 11 shows the array-type capacitance of this embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a capacitive element when a quantitative sensor 1 is mounted on a detection surface.
  • (A) and (b) are diagrams in which pressure is applied to the array capacitive sensor 1 described above.
  • FIG. 13 is a graph showing the results of changes in capacitance in the array-type capacitive sensor 1.
  • the array-type capacitive sensor 1 of the present embodiment when the pressure is applied, the movable electrode side substrate 2 is provided with the slit 2b. Can change. Therefore, as shown in FIGS. 11A and 11B, only the movable electrode 6 positioned on the fluctuating detection surface lb fluctuates. As is apparent from the graph shown in FIG. 13, it was confirmed that the effect of the pressure applied to the specific capacitance element (Och) did not reach the other capacitance elements. Similar results were obtained with other capacitive elements other than Och. As described above, it was confirmed that the array type capacitive sensor 1 of this embodiment can reduce crosstalk as compared with the conventional array type capacitive sensor.
  • slits 2b are provided in the movable electrode side substrate 2 along the 24 rows of strip-like movable electrodes 6, and the movable electrode side
  • the force at which both ends of the substrate 2 are integrally formed As another configuration, for example, as shown in FIG. 14 (a), the both ends of the movable electrode side substrate 2 are separated by extending the slit 2b. As a shape. As a result, a movable electrode side substrate 2 having 24 independent movable electrodes 6 is formed. Become. According to this configuration, the effect of the slit 2b described above can be improved. In other words, since the flexibility of the movable electrode 6 is improved, more accurate pressure measurement is possible.
  • Embodiment 2 of the present invention with reference to FIGS. 15 and 16.
  • members having the same functions as those shown in the first embodiment are given the same reference numerals and explanation thereof is omitted.
  • FIG. 15 is an exploded perspective view of array-type capacitive sensor 20 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the array type capacitive sensor 20 in the present embodiment is an improvement of the spacer 3 of the array type capacitive sensor 1 in the first embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing a schematic configuration of the spacer 3 in the present embodiment, (a) shows a plane of the schematic configuration of the spacer 3, and (b) shows the spacer 3.
  • 3 shows a perspective view of the schematic configuration of FIG.
  • the spacer 3 has three rows of fixed electrode 7-minute openings so that the fixed electrode 7 disposed on the fixed electrode side substrate 5 is not covered when laminated and bonded together.
  • 3a is provided, and a slit (spacer slit portion) 3b is provided at the same position as the slit 2b provided on the movable electrode side substrate 2.
  • the movable electrode 6 when the array-type capacitive sensor 20 is attached to the concavo-convex member, the movable electrode 6 can be more easily deformed along the concavo-convex surface than in the case of the first embodiment. become. Also in this case, since the movable electrode 6 can be deformed independently of the other movable electrodes 6, compressive stress and tensile stress do not act on the capacitive element corresponding to the deformed portion. Therefore, according to the array-type capacitive sensor 20 in the present embodiment, the flexibility of the movable electrode 6 is further improved as compared with the array-type capacitive sensor 1 in the first embodiment, so that the pressure Fluctuations can be measured more accurately, and crosstalk can be further reduced. [0083] As in the first embodiment, when the slit 2b of the movable electrode side substrate 2 is extended and separated to completely separate the strip-shaped movable electrode 6, the above-described effects are obtained. It can be further improved.
  • Embodiment 3 of the present invention with reference to FIGS. 17 to 19.
  • members having the same functions as those shown in Embodiments 1 and 2 are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted.
  • FIG. 17 is an exploded perspective view of array-type capacitive sensor 30 according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram showing a schematic configuration of the array-type capacitive sensor 30 according to the present embodiment.
  • FIG. 18A is a plan view of the movable electrode side substrate 2 of the array-type capacitive sensor 30 as viewed from above.
  • (B) shows the plane of the fixed electrode side substrate 5 of the array-type capacitive sensor 30 as viewed from below, and
  • (c) shows the a of the array-type capacitive sensor 30 shown in (a).
  • the array-type capacitive sensor 30 in the present embodiment has a configuration in which the array-type capacitive sensor 20 in the second embodiment is further provided with a stable member 8.
  • FIG. 19 is a diagram showing a schematic configuration of the stabilizing rod member 8 in the present embodiment, (a) is a perspective view of the schematic configuration of the stabilizing member 8, and (b) is a diagram (a).
  • the side surface of the stable steel member 8 shown in the Y direction is shown.
  • the stabilizing member 8 includes a plurality of grooves.
  • the stabilizing member 8 includes a single thin film plate (e.g., an adhesive sheet) 8a and a plurality of protruding plates 8b extending in parallel at equal intervals linearly on the thin film plate 8a. It consists of In FIGS.
  • the number of protruding plates 8b is the number of movable electrodes 6 on the movable electrode side substrate 2. Is preferably the same as the number of (here, 24). Further, it is preferable that the gap between adjacent protruding plates 8b, that is, the width of the groove portion 8c, is set to such an extent that the protruding plates 8b do not buffer when the stability member 8 is deformed. Further, it is preferable that the width of the protruding plate 8b in the short direction is substantially the same as the width of the movable electrode 6 in the short direction.
  • the array-type capacitive sensor 30 when the array-type capacitive sensor 30 is mounted on the concavo-convex member, the movable electrode 6 bends with the both slits 2b ′ 3b and the groove 8c as a boundary. Therefore, it is possible to ensure the flatness of the movable electrode 6 and the fixed electrode 7 that form the capacitive element while maintaining the flexibility of the array type capacitive sensor 30. Therefore, the array-type capacitive sensor 30 in this embodiment measures the pressure fluctuation more accurately than the array-type capacitive sensors 1 and 20 in the first and second embodiments. And crosstalk can be further reduced.
  • the slit 2b of the movable electrode side substrate 2 may be extended and separated to completely separate the belt-like movable electrode 6.
  • FIG. 20 (a) shows a process of attaching the stabilizing member 8 to the fixed electrode side substrate 5.
  • the stability sheet member 8 is brought into close contact with a release sheet composed of the PET film 8d and the release material 8e, and the adhesive sheet 8a is temporarily pressure-bonded to the stability sheet member 8 (FIG. 20 (a)).
  • the stable steel member 8 is cut by pressing (knob cutting) ((b) in FIG. 20).
  • the adhesive sheet 8e is subjected to thermocompression bonding ((c) in FIG. 20), and then the release sheet is peeled off to complete (FIG. 20 (d)).
  • Embodiment 4 of the present invention with reference to FIGS. 21 to 23.
  • members having the same functions as those shown in Embodiments 1 to 3 are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted.
  • FIG. 21 is an exploded perspective view of the array capacitive sensor 40 according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 22 shows the array capacitive sensor 40 from the aa direction.
  • FIG. The array type capacitive sensor 40 in the present embodiment is obtained by further improving the spacer 3 of the array type capacitive sensor 20 in the second embodiment.
  • FIG. 23 (c) shows a plane of a schematic configuration of the spacer 3 in the present embodiment. same As shown in the figure, the spacer 3 is also in force with the gap stabilizing member 9 and the adhesive sheet 10.
  • FIG. 23 (a) shows a schematic configuration plane of the gap stabilizing member 9, and
  • FIG. 23 (b) shows a schematic configuration plane of the adhesive sheet 10.
  • the gap stabilizing member 9 has the same flexibility as the movable electrode side substrate 2 and the fixed electrode side substrate 5, and has the same compressive strength as the movable electrode side substrate 2 and the fixed electrode side substrate 5.
  • the gap stabilizing member 9 is made of, for example, polyimide, PET (film), epoxy resin (film), or the like.
  • the adhesive sheet 10 is provided with an opening 3a corresponding to the fixed electrode 7 and a slit 3b corresponding to the slit 2b of the movable electrode 6 in the same manner as the spacer 3 of the second embodiment. Furthermore, as shown in FIG. 23 (b), a plurality of cutout portions 10a are formed to receive the gap stabilizing member 9 and extend in parallel at equal intervals in a straight line.
  • the notch 10a is located between a plurality of slits (not shown) in the adhesive sheet 10, and when the movable electrode side substrate 2 and the fixed electrode side substrate 5 are laminated, the movable electrode side substrate Projection positions of the second movable electrode 6 and the notch 10a are formed at positions where they match each other.
  • the adhesive sheet 10 also has, for example, polyester resin, epoxy resin, polyurethane resin, silicone resin, and the like.
  • FIG. 24 is a view showing a schematic configuration of the gap stabilizing member 9 before being incorporated in the adhesive sheet 10. After processing the gap stabilizing member 9 shown in Fig. 24 to be incorporated into the notch 10a of the adhesive sheet 10 (Fig. 23 (a)), as shown in Fig. 23 (c), the gap stabilizing Combine the saddle member 9 and the adhesive sheet 10.
  • FIG. 25 is a diagram showing an assembly process of the spacer 3.
  • the gap stabilizing member 9 is brought into close contact with a release sheet composed of the PET film 9a and the release material 9b ((a) in FIG. 25).
  • the gap stabilizing member 9 is cut by a presser (nof cut) to form an array (FIG. 25 (b)).
  • substrate 2 reduces the adhesive force of a mold release material by thermosetting (FIG.25 (c)), peels off a mold release sheet, and completes (FIG.25 (d)).
  • the slit 3b is covered with the spacer 3, and the fixed side substrate is stacked and thermally cured.
  • the array type capacitive sensor 40 can be manufactured.
  • the gap stabilizing member 9 has the same function as the stabilizing member 8 shown in the third embodiment.
  • the same effect as that of the array capacitive sensor 30 in the third embodiment can be obtained. That is, when the array type capacitive sensor 40 is mounted on the concavo-convex member, the movable electrode 6 is deformed (bent) with the gap between the slit 3b and the gap stabilizing member 9 as a boundary. Therefore, it is possible to ensure the flatness of the movable electrode 6 and the fixed electrode 7 forming the capacitive element while maintaining the flexibility of the array type capacitive sensor 40. Therefore, the array-type capacitive sensor 40 in the present embodiment can measure pressure fluctuations more accurately and can further reduce crosstalk.
  • the slit-shaped movable electrode 6 may be completely separated by extending the slit 2b of the movable electrode side substrate 2 and separating it.
  • the array-type capacitive sensor according to the present invention is provided between the plurality of first electrodes or the plurality of second electrodes on the first substrate or the second substrate. Further, a slit-shaped substrate slit portion extending in parallel with the first electrode or the second electrode is provided.
  • the capacitive element corresponding to the deformed portion is not affected by the adjacent substrate and electrode. Therefore, it is possible to provide an array type capacitive sensor that can be manufactured at low cost and can measure pressure accurately and stably even on a bent surface.
  • the array-type capacitive sensor of the present invention can measure pressure changes accurately and stably, it can be applied to measurement of minute pressure changes such as measurement of a pressure pulse of a living body.

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Abstract

　アレイ型静電容量式センサ（１）において、可動電極側基板（２）における、複数の可動電極（６）の間に、可動電極（６）に並行して延びるスリット（２ｂ）が設けられている。これにより、安価に製作が可能でかつ屈曲面においても精度良く安定的に圧力の測定が可能なアレイ型静電容量式センサを提供することができる。

Description

明 細 書
アレイ型静電容量式センサ
技術分野
[0001] 本発明は、圧変動波形を測定するためのセンサに関するものであり、特に、アレイ 型静電容量式センサに関するものである。
背景技術
[0002] 一般に、圧力を測定するセンシング方式としては、歪み抵抗素子を利用したセンシ ング方式の他に、静電容量素子を利用したセンシング方式が知られている。静電容 量素子を利用したセンシング方式では、センサ素子の構造が上記歪み抵抗素子に 比べて簡素であるため、多額の製造コストを要する半導体製造プロセスを利用するこ となく安価に製作できるというメリットがある。
[0003] この静電容量素子を利用したセンシング方式としては、例えば、非特許文献 1に記 載の触覚センサや、非特許文献 2に記載の触覚センサがある。これらは、センシング 面に静電容量素子がアレイ状に配置された圧力センサであるため、圧変動波形の測 定に適している。
[0004] 以下においては、上記非特許文献 2に記載の触覚センサについて詳細に説明する 。図 26は、上記非特許文献 2に記載の触覚センサの圧力検知部の外観斜視図であ り、図 27は、図 26に示す圧力検知部の分解斜視図である。図 28 (a)は、図 26に示 す圧力検知部を上方力 見た場合の平面図であり、図 28 (b)は、静電容量素子のレ ィアウトを示す模式図である。図 29は、図 26に示す圧力検知部を含む触覚センサの 回路構成図である。
[0005] 図 26および図 27に示すように、上記非特許文献 2に記載の触覚センサ 1Eは、下 部電極 11と上部電極 21とスぺーサ部材 31とを主に備える。下部電極 11は、互いに 並走するように行状に設けられた実質的に直線状に延びる複数の帯状銅箔電極か らなる。上部電極 21は、上記下部電極 11と直交する方向に互いに並走するように列 状に設けられた実質的に直線状に延びる複数の帯状銅箔電極からなる。これら下部 電極 11および上部電極 21の間には、シリコンラバー力もなるスぺーサ部材 31が配 置されている。
[0006] 行列状に配置された下部電極 11および上部電極 21の交差部においては、スぺー サ部材 31によって所定の距離をもって下部電極 11の一部と上部電極 21の一部とが 対向配置される。これにより、この交差部においてセンサ素子としての静電容量素子 41 (図 28 (a)参照）が形成される。
[0007] 図 28 (a)および図 28 (b)に示すように、上記構成の触覚センサ 1Eにおいては、圧 力検知部を平面的に見た場合に、静電容量素子 41がアレイ状に整列して配置され ることになる。個々の静電容量素子 41は、上部電極 21または下部電極 11に加わる 圧力によって互 、に接近する方向に歪むことにより、その静電容量が変化する。
[0008] そこで、図 29に示すように、行列状に配置される下部電極 11または上部電極 21の 一方の電極にマルチプレクサ 50を介して電源 60を接続し、他方の電極に同じくマル チプレクサ 50を介して検出器 70を接続した回路構成とし、マルチプレクサ 50によつ て特定の下部電極 11および上部電極 21を選択することにより、アレイ状に配置され た静電容量素子 41のうちの 1の静電容量素子の静電容量を検出器 70を介して得る ことが可能になる。たとえば、図 29において、上から 2行目の下部電極 11と左から 3 列目の上部電極 21とを選択した場合には、符号 42で示す 1の静電容量素子の静電 容量が出力される。したがって、触覚センサ 1Eのセンサ面の任意の位置における圧 力を測定することが可能になる。
[0009] なお、圧変動波形を測定できる他の技術としては、静電容量素子を利用した特許 文献 1に記載の面圧分布センサや、圧電シートを利用した特許文献 2に記載の圧脈 波センサおよび圧脈波解析装置などがある。
[0010] 図 30は、上記特許文献 1の面圧分布センサの概略構成図である。同図に示すよう に、面圧分布センサ 101は、スぺーサ 18を介して一定間隔の隙間を開けて対向配 置された行配線部 11と列配線部 12とを備えている。行配線部 11は、ガラス基板 13と 、このガラス基板 13上を第 1方向に多数平行に配列された行配線 14と、この行配線 14を覆う絶縁膜 15とからなり、列配線部 12は、可撓性フィルム 16と、この可撓性フィ ルム 16上を第 2方向に多数平行に配列された列配線 17とからなっている。
[0011] 図 31は、上記特許文献 2の圧脈波センサの概略構成図である。同図に示すように 、圧脈波センサ 102は、生体力もの脈波を検出するために体表面に装着させられる 帯状の圧電シート 16をその幅方向に複数枚配列させた状態で、それら複数枚の圧 電シート 16を可撓性シート 18に一体的に固定した第 1センサ部 12と、その第 1セン サ部 12と同一の構造を有し、第 1センサ部 12に対して水平面内で 90度回転させた 第 2センサ部 14とを積層して構成されている。
非特干文献 1 : R.S. Fearing, ¥ actile sensing Mechanisms¥ , The International Jour nal of Robotics Research, June 1990, Vol.9, No.3, pp.3— 23
非特許文献 2 : D.A.Kontarinis et al., ¥ A Tactile Shape Sensing and Display System for Teleoperated Manipulation¥", IEEE International Conference on Robotics and A utomation, 1995, pp.641— 646
特許文献 1 :日本国公開特許公報「特開 2004— 317403号公報 (公開日： 2004年 1 1月 11日）」
特許文献 2 :日本国公開特許公報「特開 2004— 208711号公報 (公開日： 2004年 7 月 29日）」
発明の開示
[0012] ところが、上記従来の構成では以下のような問題点がある。
[0013] すなわち、上記非特許文献 1および 2の触覚センサの構成では、図 32の（a)および
(b)に示すように、凹凸部 (屈曲面）に取付けた場合、電極パターンを構成する基板 の内径側に圧縮応力、外径側に引張応力が加わり、対向電極間距離が小さくなる。 なお、図 32の（a)は、上記触覚センサの平常時 (平面時)の側面を示しており、図 32 の（b)は、上記触覚センサの屈曲時の側面を示している。そのため、図 32の（b)に示 す屈曲時のセンサ特性が、図 32の（a)に示す平面時のセンサ特性から大きく変動す ることになり、センサの感度が低下してしまうという問題点が生じる。また、対向電極間 距離が小さくなり、圧縮応力が加わった状態のまま測定されることになるため、初期 出力が増大してしまうという問題点も生じる。
[0014] これらの問題点は上記特許文献 1および 2においても当てはまるものであり、具体 的には、特許文献 1の面圧分布センサの構成では、可撓性フィルムであっても各列 配線には独立性がないため、また、特許文献 2の圧脈波センサの構成では、配列し た圧電シートを可撓性シートまたは弾性基材に固定したものであるため、それぞれ屈 曲面での測定時にセンサ特性が変動してしまう問題点が生じる。
[0015] 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、安価に製作が 可能でかつ屈曲面においても精度良く安定的に圧力の測定が可能なアレイ型静電 容量式センサを提供することである。
[0016] 本発明のアレイ型静電容量式センサは、上記の課題を解決するために、互いに並 行して延びる少なくとも 2行以上の第 1の電極が設けられている第 1の基板と、上記第 1の基板面と所定の距離をもって対向配置され、上記第 1の電極の延在方向と交差 する方向に互いに並行して延びる少なくとも 2列以上の第 2の電極が設けられている 第 2の基板とを備えるアレイ型静電容量式センサにおいて、上記第 1の基板または上 記第 2の基板における、上記複数の第 1の電極または上記複数の第 2の電極の間に 、上記第 1の電極または上記第 2の電極に並行して延びるスリット状の基板スリット部 が設けられて 、ることを特徴として 、る。
[0017] 上記の構成によれば、上記第 1の基板または上記第 2の基板における、上記複数 の第 1の電極または上記複数の第 2の電極の間に、上記第 1の電極または上記第 2 の電極に並行して延びるスリット状の基板スリット部が設けられる。
[0018] これにより、第 1の電極および第 2の電極により形成される静電容量素子の近傍に は、基板スリット部が配置されることになる。つまり、静電容量素子と、該静電容量素 子に隣接する少なくとも一方の静電容量素子との間には、基板スリット部が介在する ことになる。
[0019] ここで、従来のアレイ型静電容量式センサは、第 1の基板または第 2の基板のいず れにも上記基板スリット部が設けられていないため、隣接する静電容量素子の間には 、基板スリット部が介在しない構成である。そのため、圧力の測定時に上記第 1の基 板または第 2の基板が変形した場合、対向配置される上記第 1の電極および上記第 2の電極にそれぞれ引張応力または圧縮応力が働く。これにより、静電容量素子に は、測定対象物力も印加される圧力以外の圧力が加わるため、初期出力が増大し正 確で安定した圧力測定ができな 、。
[0020] これに対して、本発明のアレイ型静電容量式センサでは、隣接する静電容量素子 の間に、基板スリット部が介在するため、圧力の測定時に屈曲面等において上記第 1 の基板または第 2の基板が変形した場合、上記第 1の電極または上記第 2の電極は 、隣接する電極とは独立して変形することになる。そのため、変形箇所に該当する静 電容量素子における、隣接する基板および電極からの影響を低減することができる。 したがって、測定対象物力 印加される圧力を正確に安定的に測定することができる 。また、隣接する基板および電極力ゝらの影響を受けないため、従来のアレイ型静電容 量式センサと比較してクロストークを低減することができる。さらに、上記第 1の基板ま たは第 2の基板に基板スリット部を設けるという簡易な構成のため、精度良く安定的な 圧力測定が可能なアレイ型静電容量式センサを安価に製作することができる。
[0021] また、本発明のアレイ型静電容量式センサは、上記記載のアレイ型静電容量式セ ンサにおいて、上記基板スリット部は、測定時における上記第 1の基板または上記第 2の基板の屈曲方向とは直交する方向に設けられて 、ることが好ま 、。
[0022] 上記の構成によれば、上記基板スリット部は、測定時における上記第 1の基板また は上記第 2の基板の屈曲方向とは直交する方向に設けられて 、る。
[0023] ここで、例えば、アレイ型静電容量式センサを動脈派測定に用いた場合、上記第 1 の基板または上記第 2の基板は手首の形状に沿って屈曲する。なお、上記屈曲方向 とは、上記の例で言えば、アレイ型静電容量式センサを被験者の手首に装着した際 に折れ曲がる方向、すなわち、動脈の延在方向とは直交する方向をいう。
[0024] そのため、上記基板スリット部を屈曲方向に直交する方向に設けた場合には、上記 第 1の基板または第 2の基板は上記基板スリット部を境にして屈曲するため、上記基 板スリット部を屈曲方向に設けた場合に比べて、隣接する静電容量素子同士で与え 合う変形の影響を低減することができる。そのため、測定対象物から印加される圧力 をより正確に安定的に測定することができる。また、隣接する基板および電極からの 影響をより低減できるため、クロストークをより低減することができる。
[0025] また、本発明のアレイ型静電容量式センサは、上記記載のアレイ型静電容量式セ ンサにおいて、上記第 1の基板および上記第 2の基板の間に介在して上記所定の距 離を保持するスぺーサをさらに備え、上記スぺーサには、上記第 1の電極または上記 第 2の電極の該スぺーサへの投影領域に、上記基板スリット部の長手方向に交差す る方向に延びるスぺーサ開口部が設けられて 、ることが好まし 、。
[0026] 上記の構成によれば、上記スぺーサには、上記第 1の電極または上記第 2の電極 の該スぺーサへの投影領域に、上記基板スリット部の長手方向に交差する方向に延 びるスぺーサ開口部が設けられている。
[0027] これにより、第 1の電極および第 2の電極により形成される複数の静電容量素子は、 それぞれ基板スリット部およびスぺーサにより囲まれることになる。つまり、隣接する静 電容量素子の間には、基板開口部またはスぺーサが介在することになる。したがって 、基板スリット部が介在しない静電容量素子の間には、スぺーサが介在するため、隣 接する静電容量素子同士の変形の影響をさらに低減することができる。したがって、 測定対象物から印加される圧力をさらに正確に安定的に測定することができると共に 、クロストークをさらに低減することができる。
[0028] また、本発明のアレイ型静電容量式センサは、上記記載のアレイ型静電容量式セ ンサにおいて、上記スぺーサには、上記基板スリット部の上記スぺーサへの投影領 域に、上記基板スリット部に並行して延びる複数のスリット状のスぺーサスリット部が設 けられていることが好ましい。
[0029] 上記の構成によれば、スぺーサには、基板スリット部に同一方向のスぺーサスリット 部が設けられているため、圧力の測定時における上記第 1の基板または第 2の基板 の変形が容易となる。したがって、第 1の電極または第 2の電極を容易に変形させるこ とが可能となるため、アレイ型静電容量式センサの応答性を向上させることができる。 また、クロストークをさらに低減することができる。
[0030] また、本発明のアレイ型静電容量式センサは、上記記載のアレイ型静電容量式セ ンサにおいて、上記第 1の基板における上記第 2の基板側とは反対側の面、または、 上記第 2の基板における上記第 1の基板側とは反対側の面に、上記基板スリット部へ の投影領域が一致する溝部を有する安定化部材が設けられて 、ることが好ま 、。
[0031] 上記の構成によれば、基板スリット部に同一方向の溝部を有する安定ィ匕部材が設 けられているため、圧力の測定時における上記第 1の基板または第 2の基板の変形 が容易となる。したがって、第 1の電極または第 2の電極を容易に変形させることが可 能となるため、アレイ型静電容量式センサの応答性を向上させることができる。すな わち、より正確で安定した圧力測定が可能となると共に、クロストークをさらに低減す ることができる。さら〖こ、静電容量素子を形成する第 1の電極または第 2の電極の平面 性を保持することができるため、第 1の電極および第 2の電極が平行となり、屈曲時の センサ特性の変動を低減することができる。
[0032] また、本発明のアレイ型静電容量式センサは、上記記載のアレイ型静電容量式セ ンサにおいて、上記基板スリット部が設けられる、上記第 1の基板または上記第 2の基 板は、可撓性を有するものであることが好ましい。
[0033] 上記の構成によれば、上記基板スリット部が設けられる、上記第 1の基板または上 記第 2の基板は可撓性を有するため、圧力の測定時における上記第 1の基板または 第 2の基板の変形がさらに容易となる。したがって、第 1の電極または第 2の電極をさ らに容易に変形させることが可能となるため、アレイ型静電容量式センサの応答性を さらに向上させることができる。すなわち、より正確で安定した圧力測定が可能となる と共に、クロストークをさらに低減することができる。
[0034] また、本発明のアレイ型静電容量式センサは、上記記載のアレイ型静電容量式セ ンサにおいて、上記スぺーサは、可撓性を有するものであることが好ましい。
[0035] 上記の構成によれば、上記スぺーサは可撓性を有するため、圧力の測定時におけ る上記第 1の基板または第 2の基板の変形がさらに容易となる。したがって、第 1の電 極または第 2の電極をさらに容易に変形させることが可能となるため、アレイ型静電容 量式センサの応答性をさらに向上させることができる。すなわち、より正確で安定した 圧力測定が可能となると共に、クロストークをさらに低減することができる。
[0036] 本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分か るであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明によって明白にな るであろう。
図面の簡単な説明
[0037] [図 1]本発明の実施の形態 1におけるアレイ型静電容量式センサの分解斜視図であ る。
[図 2]実施の形態 1のアレイ型静電容量式センサを a— a方向力 見た部分断面図で ある。 圆 3]実施の形態 1のアレイ型静電容量式センサにおける可動電極側基板を示す図 であり、 (a)は該可動電極側基板を可動電極側から見た平面を示し、 (b)は（a)の部 分拡大を示し、（c)は該可動電極側基板を検出面側 (裏面)カゝら見た平面を示して!/、 る。
圆 4]実施の形態 1のアレイ型静電容量式センサにおける可動電極側基板を示す図 であり、（a)は該固定電極側基板を固定電極側から見た平面を示し、（b)は (a)の部 分拡大を示し、（c)は該固定電極側基板を固定電極が設けられて ヽな ヽ側 (裏面)か ら見た平面を示している。
[図 5]実施の形態 1のアレイ型静電容量式センサにおけるスぺーサを上方から見た場 合の平面図である。
圆 6]実施の形態 1のアレイ型静電容量式センサを被験者の体表面 (手首）に装着し た場合にぉ ヽて、可動電極側基板を模式的に示す図である。
圆 7(a)]従来のアレイ型静電容量式センサにおける静電容量素子を模式的に示す分 解斜視図である。
[図 7(b)]従来のアレイ型静電容量式センサを検出面に装着した場合における静電容 量素子を模式的に示す横断面図である。
圆 8(a)]実施の形態 1のアレイ型静電容量式センサにおける静電容量素子を模式的 に示す分解斜視図である。
圆 8(b)]実施の形態 1のアレイ型静電容量式センサを検出面に装着した場合におけ る静電容量素子を模式的に示す横断面図である。
[図 9(a)]従来のアレイ型静電容量式センサにおける、圧力と静電容量との関係を示す グラフである。
圆 9(b)]可動電極側基板にスリットを設けた、実施の形態 1のアレイ型静電容量式セ ンサにおける、圧力と静電容量との関係を示すグラフである。
[図 10]従来のアレイ型静電容量式センサを検出面に装着した場合における静電容 量素子を模式的に示す横断面図であり、（a)および (b)は、該アレイ型静電容量式セ ンサに圧力が印加されたときの可動電極の変形の遷移を示している。
[図 11]実施の形態 1のアレイ型静電容量式センサを検出面に装着した場合における 静電容量素子を模式的に示す横断面図であり、（a)および (b)は、実施の形態 1のァ レイ型静電容量式センサに圧力が印加されたときの可動電極の変形の遷移を示して いる。
[図 12]従来のアレイ型静電容量式センサにおけるクロストークの結果を示すグラフで ある。
[図 13]実施の形態 1のアレイ型静電容量式センサにおけるクロストークの結果を示す グラフである。
圆 14]実施の形態 1のアレイ型静電容量式センサの概略構成を示す図であり、 (a)は 該アレイ型静電容量式センサにおけるスリットを延長して可動電極側基板の両端部 を切り離した状態を示し、 (b)は該アレイ型静電容量式センサにおけるスぺーサに導 電性接着剤を利用した場合の横断面を示して！/ヽる。
圆 15]本発明の実施の形態 2におけるアレイ型静電容量式センサの分解斜視図であ る。
[図 16]実施の形態 2におけるスぺーサの概略構成を示す図であり、 (a)は該スぺーサ の概略構成の平面を示し、 (b)は該スぺーサの概略構成の斜視を示している。 圆 17]本発明の実施の形態 3におけるアレイ型静電容量式センサの分解斜視図であ る。
[図 18]実施の形態 3におけるアレイ型静電容量式センサの概略構成を示す図であり 、 (a)は該アレイ型静電容量式センサの可動電極側基板を上方から見た平面を示し 、 (b)は該アレイ型静電容量式センサの固定電極側基板を下方から見た平面を示し 、（c)は（a)に示すアレイ型静電容量式センサの a— a断面を示して 、る。
圆 19]実施の形態 3における安定ィ匕部材の概略構成を示す図であり、 (a)は該安定 化部材の概略構成の斜視を示し、 (b)は (a)に示す安定化部材を Y方向に見た側面 を示している。
圆 20]実施の形態 3における安定ィ匕部材の固定電極側基板への取り付け工程を示 す図である。
圆 21]本発明の実施の形態 4におけるアレイ型静電容量式センサの分解斜視図であ る。 [図 22]実施の形態 4におけるアレイ型静電容量式センサを a— a方向から見た部分断 面図である。
[図 23]実施の形態 4におけるアレイ型静電容量式センサを構成する部材の概略構成 を示す図であり、（a)はギャップ安定ィ匕部材の平面を示し、（b)は接着シートの平面を 示し、（c)はスぺーサの平面を示している。
[図 24]実施の形態 4のギャップ安定ィ匕部材における、接着シートに組み込む前の概 略構成を示す図である。
[図 25]実施の形態 4におけるスぺーサの組み立て工程を示す図である。
[図 26]従来の静電容量式の圧力センサの圧力検知部の外観斜視図である。
[図 27]図 26に示す静電容量式の圧力センサの圧力検知部の分解斜視図である。 圆 28(a)]図 26に示す圧力検知部を上方力も見た場合の平面図である。
[図 28(b)]図 26に示す静電容量式の圧力センサにおける静電容量素子のレイアウト を示す模式図である。
圆 29]図 26に示す圧力検知部を含む静電容量式の圧力センサの回路構成図であ る。
[図 30]従来の面圧分布センサの概略構成図である。
圆 31]従来の圧脈波センサの概略構成図である。
[図 32]図 26に示す静電容量式の圧力センサの側面図であり、 (a)は該圧力センサの 平常時 (平面時)の側面を示し、 (b)は該圧力センサの屈曲時の側面を示して 、る。 符号の説明
1、 20、 30、 40 アレイ型静電容量式センサ
2 可動電極側基板 (第 1の基板、第 2の基板）
2b スリット（基板スリット部）
3 スぺーサ
3a 開口部 (スぺーサ開口部）
3b スリット (スぺーサスリット部）
5 固定電極側基板 (第 1の基板、第 2の基板）
6 可動電極（第 1の電極、第 2の電極） 7 固定電極（第 1の電極、第 2の電極）
8 安定化部材
8c 溝部
発明を実施するための最良の形態
[0039] 本発明の一実施形態について、図面を用いて説明すると以下のとおりである。なお 、アレイ型静電容量式センサは、静電容量の変化によって物理量を検出するセンサ として様々な分野に適用可能であるが、本実施の形態では、その一例として、生体に おける動脈内圧の波形を測定する場合を例に挙げて説明する。
[0040] 初めに、本実施形態のアレイ型静電容量式センサの概要について、簡単に説明す る。
[0041] 本実施形態のアレイ型静電容量式センサは、例えば、生体の体表面に押圧するこ とにより、動脈内圧の圧変動波形を測定できるものであって、押圧時において、動脈 の延在方向と略直交する方向に直線状に延びるように互いに並行して配置される 3 行の固定電極を有する固定電極側基板と、上記固定電極と所定の距離をもって対 向配置され、上記固定電極の延在方向と交差する方向に延びるように互いに並行し て配置される 24列の可動電極を有する可動電極側基板と、上記 3行の固定電極と上 記 24列の可動電極との交差部において形成される 72個の静電容量素子とを備えて いる。また、上記 24列の可動電極は、それぞれの間にスリットが設けられており、可動 電極側基板に印加される圧力に対して、独立して変形する構成である。
[0042] 一般的に、動脈内圧の波形の測定に用いられるアレイ型静電容量式センサは、生 体の体表面に押圧するために、上方力 空気袋等により圧力が加えられる。これによ り、上記可動電極側基板を被験者の測定部位の形状 (凹凸）に沿うように密着させて 、上記静電容量素子の静電容量を検出することによって、動脈内圧を測定することが できる。
[0043] 以下に、本実施の形態におけるアレイ型静電容量式センサの詳細な構成について 説明する。なお、実施の形態 1において定義する用語については、特に断らない限り 、後述する他の実施の形態においてもその定義に則って用いるものとする。
[0044] 〔実施の形態 1〕 図 1は、本発明の実施の形態 1におけるアレイ型静電容量式センサの分解斜視図 であり、図 2は、上記アレイ型静電容量式センサを a— a方向から見た部分断面図で ある。図 1および図 2に示すように、アレイ型静電容量式センサ 1は、可動電極側基板 2と、スぺーサ 3と、誘電フィルム 4と、固定電極側基板 5とを備えている。
[0045] 可動電極側基板 (第 1の基板、第 2の基板) 2は、検出面 (ここでは生体の体表面） に接触して、測定対象となる動脈内圧を受け取るものであり、上記検出面とは反対側 に、可撓性を有するシート状の可動電極 (第 1の電極、第 2の電極) 6を備えると共に 、可動電極 6の両端部には、コネクタ接続部 2aが設けられている。可動電極側基板 2 は、例えば、絶縁性のあるガラス—エポキシ基板、ポリイミドフィルム、 PETフィルム、 エポキシ榭脂フィルム等で構成されて 、る。可動電極側基板 2および可動電極 6の 詳細については後述する。
[0046] 固定電極側基板 (第 1の基板、第 2の基板) 5は、可動電極側基板 2における上記 検出面とは反対側に、該可動電極側基板 2と対向配置され、固定電極 (第 1の電極、 第 2の電極） 7を備えると共に、固定電極 7の端部には、コネクタ接続部 5aが設けられ ている。固定電極側基板 5は、可動電極側基板 2と同様、例えば、絶縁性のあるガラ ス—エポキシ基板、ポリイミドフィルム、 PETフィルム、エポキシ榭脂フィルム等で構成 されている。固定電極側基板 5および固定電極 7の詳細については後述する。
[0047] スぺーサ 3は、シリコンラバー等からなるものであり、可動電極側基板 2および固定 電極側基板 5との間に所定の距離 (ギャップ)を確保するよう配置される。可動電極側 基板 2と固定電極側基板 5との間のギャップ (空間）の保持を行うことによって、可動電 極 6と固定電極 7との間のギャップの保持を行っている。上記ギャップの大きさは、ァ レイ型静電容量式センサ 1で検出しょうとする物理量の大きさの幅と可動電極側基板 2の変形量に応じて任意に設定されるものである。スぺーサ 3の詳細については後述 する。
[0048] 誘電フィルム 4は、可動電極側基板 2の可動電極 6および固定電極側基板 5の固定 電極 7の接触による短絡を防ぐものであると共に、静電容量を増大させるものである。 誘電フィルム 4は、その厚みが薄い方が好ましぐ例えば、厚み 20 mのエポキシ系 フィルムからなる。 [0049] ここで、可動電極側基板 2、固定電極側基板 5およびスぺーサ 3の詳細な構成につ いて図 3を用いて説明する。
[0050] 図 3は、実施の形態 1のアレイ型静電容量式センサにおける可動電極側基板を示 す図であり、（a)は該可動電極側基板を可動電極側から見た平面を示し、（b)は (a) の部分拡大を示し、（c)は該可動電極側基板を検出面側 (裏面)カゝら見た平面を示し ている。なお、本実施形態および後述する各実施形態において、可動電極 6を形成 する複数の帯状電極の延在方向を Y方向とし、 Y方向に直交し可動電極側基板 2面 に平行する方向を X方向と仮定する。
[0051] 可動電極 6は、図 3の（a)および (b)に示すように、 Y方向に 24行の直線状に延び る帯状電極からなり、互いに等間隔をあけて並行するように配置されている。なお、本 実施形態では、可動電極 6は、 24行の帯状電極としている力 これに限定されるもの ではなぐ少なくとも 2行以上であればよい。また、可動電極 6は、スパッタリング法ま たは蒸着法を用いて銅箔等により可動電極側基板 2上に形成されるものであり、検出 面から受ける圧力に応じて、可動電極側基板 2の変形に伴って変形できる構成であ る。それぞれの帯状電極は、その端部において、 12ch用の 2つのコネクタ接続部 2a の！、ずれかに接続されて 、る。
[0052] 可動電極側基板 2には、図 3の（b)および (c)に示すように、上記の 24行の直線状 に延びる帯状電極における互いの隙間に対応して、複数のスリット (基板スリット部） 2 bが直線状に並行して設けられている。これにより、可動電極側基板 2が検出面から 圧力を受けたとき、可動電極 6を構成するそれぞれの帯状電極は、隣接する帯状電 極とは独立して変形することが可能となる。
[0053] 図 4は、実施の形態 1のアレイ型静電容量式センサにおける可動電極側基板を示 す図であり、（a)は該固定電極側基板を固定電極側から見た平面を示し、（b)は (a) の部分拡大を示し、（c)は該固定電極側基板を固定電極が設けられて 、な 、側 (裏 面）力 見た平面を示して 、る。
[0054] 固定電極 7は、図 4の（a)および (b)に示すように、 X方向に 3列の直線状に延びる 帯状電極からなり、互いに等間隔をあけて並行するように配置されている。なお、本 実施形態では、固定電極 7は、 3列の帯状電極としている力 これに限定されるもの ではなぐ少なくとも 2列以上であればよい。また、固定電極 7は、スパッタリング法ま たは蒸着法を用いて銅箔等により固定電極側基板 5上に形成されるものであり、検出 面力 受ける圧力の影響を受けない構成である。それぞれの帯状電極は、その端部 にお 、て、 3ch用のコネクタ接続部 5aに接続されて 、る。
[0055] 図 5は、スぺーサ 3を上方力も見た場合の平面図である。スぺーサ 3は、上記可動 電極側基板 2および固定電極側基板 5の間に配置されて、両者の間の距離を一定に 保つものである。また、スぺーサ 3には、固定電極 7を覆わないように、固定電極 7の 配置に応じて X方向に直線状に 3列の開口部 (スぺーサ開口部） 3aが設けられて ヽ る。開口部 3aの幅および長さは、固定電極 7の幅および長さと同一であるか、または それよりも大き 、ことが好ま 、。
[0056] 次に、上述の構成部材力 なるアレイ型静電容量式センサ 1の組み立て方法につ いて説明する。
[0057] 図 1に示すように、可動電極 6を有する可動電極側基板 2と固定電極 7を有する固 定電極側基板 5とは、上方から見て、それぞれの帯状電極すなわち 24行の帯状電 極と 3列の帯状電極とが交差するように積層される。また、スぺーサ 3は、該スぺーサ 3の開口部 3aと固定電極側基板 5の固定電極 7とが合致するように、可動電極側基 板 2と固定電極側基板 5との間に配置される。なお、可動電極側基板 2と固定電極側 基板 5との間には、スぺーサ 3の他、誘電シートが配置される。これらの構成部材は、 スパッタリング法または蒸着法等により積層して貼り合わされる。
[0058] 上記のように組み立てられたアレイ型静電容量式センサ 1にお 、て、行列状に配置 された可動電極 6および固定電極 7の交差部では、可動電極 6と固定電極 7とがシリ コンラバー等力もなるスぺーサ 3によって所定の距離 (たとえば 100 m程度）が保持 され、空間領域が形成される。これにより、可動電極 6の一部と固定電極 7の一部とが 、空間領域を介在して対向して配置されることになり、この交差部においてセンサ素 子としての静電容量素子が形成される。本実施形態のアレイ型静電容量式センサ 1 では、 3行 X 24列の電極により合計 72個の静電容量素子が形成される。
[0059] 次に、アレイ型静電容量式センサ 1の使用方法および原理について説明する。図 6 は、アレイ型静電容量式センサ 1を被験者の体表面 (例えば、手首）に装着した場合 にお ヽて、可動電極側基板 2を模式的に示す図である。
[0060] アレイ型静電容量式センサ 1は、図 6に示すように、可動電極側基板 2の直線状の スリット 2bの長手方向と被験者の動脈 100の延在方向とが略一致するように、可動電 極側基板 2における可動電極 6が設けられる面とは反対側の面を手首に押圧して装 着される。なお、可動電極側基板 2を手首に密着させるベぐ固定電極側基板 5の上 方から空気袋 la (図 7 (b)参照）により押圧力が加えられる。このように可動電極側基 板 2が検出面 (手首） lb (図 7 (b)参照）に押圧して装着されるため、可動電極側基板 2および可動電極 6は、手首の形状に沿って変形することになる。このとき、可動電極 側基板 2には、可動電極 6を構成する帯状電極と並行してスリット 2bが設けられてい るため、従来のように装着時の変形によりそれぞれの帯状電極に圧縮応力および引 張応力が働くことはない。
[0061] これにより、静電容量素子を形成する可動電極 6は、手首からの動脈内圧を受ける ことにより、固定電極 7側に変形する。そして、可動電極 6が変形することにより、可動 電極 6と固定電極 7との間の距離が変化し、静電容量 (帯電する電気量)が変化する 。変化した静電容量を電圧に変換することによって、可動電極側基板 2に加わる圧力 を検出することができる。
[0062] このように、本実施形態におけるアレイ型静電容量式センサ 1では、可動電極側基 板 2の直線状のスリット 2bの長手方向と被験者の動脈 100の延在方向とが略一致す るように、可動電極側基板 2を検出面 lbに装着した場合に、可動電極 6を構成する 帯状の電極は、検出面 lbの形状に沿ってそれぞれ独立して変形することになる。し たがって、アレイ型静電容量式センサ 1に形成される複数の静電容量素子は、互い に変形の影響を及ぼすことがない。この点について、図 7および図 8を用いてさらに 詳細に説明する。
[0063] 図 7は、静電容量素子を模式的に示す図であり、図 7 (a)は従来のアレイ型静電容 量式センサにおける静電容量素子を模式的に示す分解斜視図であり、図 7 (b)は従 来のアレイ型静電容量式センサを検出面 lbに装着した場合における静電容量素子 を模式的に示す横断面図である。また、図 8 (a)は本実施形態のアレイ型静電容量 式センサ 1における静電容量素子を模式的に示す分解斜視図であり、図 8 (b)は本 実施形態のアレイ型静電容量式センサ 1を検出面 lbに装着した場合における静電 容量素子を模式的に示す横断面図である。図 7 (a)および図 8 (a)には、動脈の延在 方向（図中矢印 X方向）に隣接する可動電極 6aおよび 6bと、 X方向に直交する方向（ 図中矢印 Y方向）に隣接する可動電極 6aおよび 6cが示されている。なお、可動電極 6a, 6b, 6cに対応する静電容量素子（図示せず)をそれぞれ静電容量素子 a, b, cと 表す。
[0064] 従来のアレイ型静電容量式センサでは、アレイ型静電容量式センサ 1を被験者の 手首に押圧して装着したとき、それぞれの帯状電極が 1枚の連続的な可動電極側基 板 2に配置されているため、複数の帯状電極が検出面 (手首） lbの凹凸部に沿って 変形する。具体的には、図 7 (b)に示すように、手首の凹部に接触する部分の静電容 量素子 aでは、可動電極 6aに隣接する可動電極 6cにより該可動電極 6aに引張応力 が働き、また固定電極 7aには圧縮応力が働く。これにより、可動電極 6aおよび固定 電極 7aの間の距離が小さくなるため、静電容量素子 aの静電容量が変動し、アレイ 型静電容量式センサ 1を手首に装着させない平常状態もしくは平面装着時と比べて 、初期出力が増大する。また、測定時には常に上記応力が働いた状態となるため、 検出面 (手首） lbからの圧力（脈圧）に対する静電容量の変化が小さくなる、つまり、 静電容量素子 aの応答性が悪くなり、アレイ型静電容量式センサ 1の感度が悪くなる 。このように、従来のアレイ型静電容量式センサでは、脈圧を受け取る静電容量素子 aが、隣接する静電容量素子 cの影響を受けるため、正確で安定した圧力測定ができ ない。
[0065] これに対して、本実施形態におけるアレイ型静電容量式センサ 1では、可動電極側 基板 2において帯状電極の間に直線状のスリット 2bが設けられ、該スリット 2bの長手 方向と被験者の動脈の延在方向（図中矢印 X方向）とが略一致するように、アレイ型 静電容量式センサ 1が被験者の手首に装着されるため、複数の可動電極 6は手首の 凹凸部に沿って独立して変形する。具体的には、図 8 (b)に示すように、空気袋 laに より押圧された部分の静電容量素子 aでは、可動電極 6aが、隣接する可動電極 6cと は分離された状態で独立している。そのため可動電極 6aには、可動電極 6cによる引 張応力は働力ない。したがって、アレイ型静電容量式センサ 1を凹凸面に装着した場 合でも、静電容量素子 aおよび cの関係は、平面装着状態と同じ環境、すなわち静電 容量素子 aおよび bと同じ関係となる。つまり、アレイ型静電容量式センサ 1を屈曲部 や湾曲部等の凹凸面に装着したとしても、見かけ上の変形が生じるだけで、静電容 量素子 a〜cは、アレイ型静電容量式センサ 1を凹凸面に装着していない状態と同一 となる。したがって、従来のように初期出力の増大が起こらず、正確で安定した圧力 測定が可能となる。
[0066] また、上述のようにアレイ型静電容量式センサ 1の装着時でも、隣接する静電容量 素子 aおよび cは互いに、可動電極側基板 2および可動電極 6の変形の影響を受け ないため、従来のアレイ型静電容量式センサに比べてクロストークを低減することが できる。
[0067] 以上のように、本実施形態のアレイ型静電容量式センサ 1は、可動電極 6の延在方 向およびスリット 2bの延在方向と、被験者の動脈の延在方向とが略一致するように装 着する構成としている。すなわち、スリット 2bは、アレイ型静電容量式センサ 1の装着 時において、可動電極側基板 2の屈曲方向に略直交する方向に設けられている。上 記屈曲方向とは、アレイ型静電容量式センサ 1を被験者の手首に装着する際に折れ 曲がる方向であり、動脈の延在方向とは略直交する方向である。このように、可動電 極 6間のスリット 2bが上記屈曲方向に直交するようにアレイ型静電容量式センサ 1を 装着することによって、スリット 2bの効果すなわち可動電極 6の独立した変形効果を 増大させることができる。
[0068] なお、アレイ型静電容量式センサ 1は上記の構成に限定されるものではなぐ例え ば、可動電極 6の延在方向およびスリット 2bの延在方向と、被験者の動脈の延在方 向とが互!、に略直交する方向に装着する構成としてもょ 、。この構成とした場合であ つても、可動電極 6aおよび可動電極 6cの間にはスリット 2bが介在しているため、可 動電極 6aおよび可動電極 6cは互いに変形の影響を受けることがない。したがって、 従来のように初期出力の増大が起こらず、正確で安定した圧力測定が可能となる。
[0069] このように、本実施形態におけるアレイ型静電容量式センサ 1は、複数の静電容量 素子がそれぞれ独立して変形できる構成であることが好ましい。具体的には、隣接す る 2つの静電容量素子の間には、可動電極 6側にスリット 2bが設けられている、また は、スぺーサ 3が設けられていることが好ましい。
[0070] (実験結果）
ここで、上述した効果を実証するための実験結果を以下に示す。本実験では、ァレ ィ型静電容量式センサ 1の全体に圧力を加えたときの、ある特定の静電容量素子の 容量変化を測定した。図 9 (a)は、従来のアレイ型静電容量式センサにおける、圧力 と静電容量との関係を示すグラフであり、図 9 (b)は、可動電極側基板 2にスリット 2b を設けた本実施形態のアレイ型静電容量式センサ 1における、圧力と静電容量との 関係を示すグラフである。なお、図 9 (a)および図 9 (b)において、点線は、アレイ型静 電容量式センサ 1を平面状に取り付けた場合 (平面時)の測定結果を示し、実線は、 アレイ型静電容量式センサ 1を R10の治具に取り付けた場合 (屈曲時)の測定結果を 示している。
[0071] また、本実験に用いたそれぞれのアレイ型静電容量式センサ 1は、以下の設計条 件を満たすものである。すなわち、可動電極側基板 2は、 125 mの厚みを有し、幅 0. 8mmかつ長さ 22mmの可動電極 6を lmmピッチで 24本配列されたものである。 固定電極側基板 5は、 125 mの厚みを有し、幅 2mmかつ長さ 25mmの固定電極 7 を 10mmピッチで 3本配列されたものである。スぺーサ 3は、厚み 100 μ mのポリエス テル系フィルムからなり、誘電フィルム 4は、厚み 20 μ mのエポキシ系フィルムからな るものである。なお、従来のアレイ型静電容量式センサと本実施形態のアレイ型静電 容量式センサ 1との相違点は、本実施形態のアレイ型静電容量式センサ 1における 可動電極側基板 2に幅 0. 2mmのスリット 2bが lmmピッチで 25本設けられて!/、る点 である。
[0072] 従来のアレイ型静電容量式センサでは、図 9 (a)に示すように、平面時と屈曲時とで は初期出力が異なっており、特に屈曲時にお!、て初期出力が増大することが確認で きた。これは、上述したように、アレイ型静電容量式センサ 1を凹凸部材に装着しただ けで、可動電極 6および固定電極 7に圧縮応力および引張応力が働き、静電容量素 子に圧力が付加された状態となるためである。また、平面時および屈曲時における直 線の傾きの変化から、印加される圧力の増加と共に、平面時および屈曲時における 静電容量の増加傾向が変動することが確認できた。具体的には、屈曲時の直線の傾 き力 平面時の直線の傾きよりも小さくなることが分力つた。これは、上記の圧縮応力 および引張応力の影響によるものと考察される。つまり、静電容量素子には常に圧縮 応力および引張応力が働いているため、凹凸部材から印加される圧力の増加の変 化に対する静電容量の変化が小さくなる。このように、従来のアレイ型静電容量式セ ンサでは、測定対象物の形状により測定結果が変動することが分力つた。したがって
、従来のアレイ型静電容量式センサでは、凹凸部材等に装着して可動電極 6に変形 が生じた場合には、高精度の安定した圧力測定を行うことができないことが確認でき た。
[0073] これに対して、本実施形態のアレイ型静電容量式センサ 1では、図 9 (b)に示すよう に、平面時と屈曲時とで、初期出力に差異が生じないことが確認できた。また、平面 時および屈曲時における直線の傾きから、印加される圧力の増加と共に、平面時お よび屈曲時における静電容量の増加傾向が略同一となることが確認できた。つまり、 本実施形態のアレイ型静電容量式センサ 1は、測定対象物の形状により測定結果が 変動しないことが分力つた。したがって、本実施形態のアレイ型静電容量式センサ 1 では、凹凸部材等に装着した場合であっても、該アレイ型静電容量式センサ 1を装着 していない平面時と同じ特性を有することが分力つた。すなわち、凹凸部材等に装着 して可動電極 6に変形が生じた場合であっても、高精度の安定した圧力測定を行うこ とができることが確認できた。
[0074] 次に、上述した、従来のアレイ型静電容量式センサおよび本実施形態のアレイ型 静電容量式センサ 1におけるクロストークを検証するための実験結果を以下に示す。 本実験では、アレイ型静電容量式センサ 1を上述の実験と同様の R10の治具に取り 付けて、特定の静電容量素子 (Och)に圧力を印カロしたときの静電容量の変化量に 対する、上記静電容量素子 (Och)の周囲にある静電容量素子における静電容量の 変化量の割合を測定した。図 10は、従来のアレイ型静電容量式センサを検出面に 装着した場合における静電容量素子を模式的に示す横断面図であり、（a)および (b )は、該アレイ型静電容量式センサに圧力が印加されたときの可動電極 6の変形の遷 移を示す図であり、図 12は、上記従来のアレイ型静電容量式センサにおける静電容 量の変化の結果を示すグラフである。また、図 11は、本実施形態のアレイ型静電容 量式センサ 1を検出面に装着した場合における静電容量素子を模式的に示す横断 面図であり、（a)および (b)は、上記アレイ型静電容量式センサ 1に圧力が印加され たときの可動電極 6の変形の遷移を示す図であり、図 13は、該アレイ型静電容量式 センサ 1における静電容量の変化の結果を示すグラフである。
[0075] 従来のアレイ型静電容量式センサでは、圧力が印加されたとき可動電極 6が独立し て変動することができないため、図 10の（a)および (b)に示すように、複数の可動電 極 6が変動することになる。これは、図 12に示すグラフからも明らかであり、特定の静 電容量素子 (Och)に印加された圧力の影響が他の静電容量素子にも及ぶ、すなわ ちクロストークが大きいことが確認できた。特に、上記特定の静電容量素子に印加さ れた圧力の約 70%が、隣接する静電容量素子に及ぶことが分かった。
[0076] これに対して、本実施形態のアレイ型静電容量式センサ 1では、圧力が印加された とき可動電極側基板 2にスリット 2bが設けられているため、可動電極 6が独立して変 動することができる。そのため、図 11の（a)および (b)に示すように、変動する検出面 lbに位置する可動電極 6のみが変動することになる。これは、図 13に示すグラフから も明らかなように、特定の静電容量素子 (Och)に印加された圧力の影響が、他の静 電容量素子には及ばないことが確認できた。なお、 Och以外の他の静電容量素子に おいても同様の結果が得られた。このように、本実施形態のアレイ型静電容量式セン サ 1は、従来のアレイ型静電容量式センサに比べてクロストークを低減できることが確 認できた。
[0077] 以上に示した図 12および図 13の実験結果から、静電容量素子を形成する可動電 極 6を有する可動電極側基板 2に、スリット 2bを設けることにより、精度良く安定的な 圧力測定が可能になると共に、従来と比較してクロストークを低減することが可能にな ることが分かった。
[0078] なお、本実施の形態では、図 3の（a)に示すように、 24行の帯状の可動電極 6に沿 つて可動電極側基板 2にスリット 2bが設けられており、可動電極側基板 2の両端部は 一体となって形成されている力 他の構成として、例えば図 14 (a)に示すように、上 記スリット 2bを延長して可動電極側基板 2の両端部を切り離した形状としてもょ ヽ。こ れにより、 24本の独立した可動電極 6を備える可動電極側基板 2が形成されること〖こ なる。この構成によれば、上述したスリット 2bの効果を向上させることができる。すなわ ち、可動電極 6の屈曲性が向上するため、より精度の高い圧力測定が可能となる。ま た、隣接する可動電極 6間が完全に切り離されるため、クロストークをさらに低減する ことが可能となる。なお、上記の構成においては、図 14 (b)に示すように、スぺーサ 3 に導電性接着剤を利用することが好ましい。これ〖こより、固定電極側基板 5上に配置 される配線 5bを用いて、可動電極 6側の配線パターンを固定電極 7側に引き回すこ とが可能となる。
[0079] 〔実施の形態 2〕
本発明の実施の形態 2について図 15および図 16に基づいて説明すれば、以下の とおりである。なお、説明の便宜上、上記実施の形態 1において示した部材と同一の 機能を有する部材には、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[0080] 図 15は、本発明の実施の形態 2におけるアレイ型静電容量式センサ 20の分解斜 視図である。本実施形態におけるアレイ型静電容量式センサ 20は、上記実施の形 態 1におけるアレイ型静電容量式センサ 1のスぺーサ 3に改良をカ卩えたものである。
[0081] 図 16は、本実施形態におけるスぺーサ 3の概略構成を示す図であり、 (a)は該スぺ ーサ 3の概略構成の平面を示し、 (b)は該スぺーサ 3の概略構成の斜視を示している 。図 16に示すように、スぺーサ 3は、積層して貼り合わせたときに、固定電極側基板 5 に配置される固定電極 7を覆わないように、 3列の固定電極 7分の開口部 3aが設けら れると共に、可動電極側基板 2に設けられるスリット 2bと同一位置にスリット (スぺーサ スリット部） 3bが設けられて 、る。
[0082] これにより、アレイ型静電容量式センサ 20を凹凸部材に装着した場合、可動電極 6 は、上記実施の形態 1の場合と比較して、凹凸面に沿ってより容易に変形することに なる。なお、この場合にも、可動電極 6は他の可動電極 6とは独立して変形可能であ るため、変形箇所に該当する静電容量素子には、圧縮応力及び引張応力は働かな い。したがって、本実施形態におけるアレイ型静電容量式センサ 20によれば、上記 実施の形態 1におけるアレイ型静電容量式センサ 1と比較して、可動電極 6の屈曲性 がより向上するため、圧力の変動をより正確に測定することができると共に、クロストー クをさらに低減することができる。 [0083] なお、上記実施の形態 1と同様に、可動電極側基板 2のスリット 2bを延長して切り離 し、帯状の可動電極 6を完全に分離する構成としたときは、上述した効果をさらに向 上させることができる。
[0084] 〔実施の形態 3〕
本発明の実施の形態 3について図 17から図 19に基づいて説明すれば、以下のと おりである。なお、説明の便宜上、上記実施の形態 1および 2において示した部材と 同一の機能を有する部材には、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[0085] 図 17は、本発明の実施の形態 3におけるアレイ型静電容量式センサ 30の分解斜 視図である。図 18は、本実施形態におけるアレイ型静電容量式センサ 30の概略構 成を示す図であり、 (a)はアレイ型静電容量式センサ 30の可動電極側基板 2を上方 から見た平面を示し、 (b)はアレイ型静電容量式センサ 30の固定電極側基板 5を下 方から見た平面を示し、（c)は (a)に示すアレイ型静電容量式センサ 30の a— a断面 を示している。本実施形態におけるアレイ型静電容量式センサ 30は、上記実施の形 態 2におけるアレイ型静電容量式センサ 20にさらに安定ィ匕部材 8を備えた構成であ る。
[0086] 図 19は、本実施形態における安定ィ匕部材 8の概略構成を示す図であり、 (a)は安 定化部材 8の概略構成の斜視を示し、 (b)は (a)に示す安定ィ匕部材 8を Y方向に見た 側面を示している。同図に示すように、安定化部材 8は、複数の溝部を備えている。 具体的には、安定化部材 8は、 1枚の薄膜板 (例えば接着シート) 8aと、該薄膜板 8a 上に直線状に互いに等間隔をあけて、並行して延びる複数の突起板 8bとで構成さ れている。なお、図 19の（a)および (b)では、便宜上、突起板 8bが 5本のみ設けられ ている状態を示しているが、突起板 8bの数は、可動電極側基板 2における可動電極 6の数 (ここでは、 24本）と同一であることが好ましい。また、隣接する突起板 8b同士 の隙間すなわち溝部 8cの幅は、安定ィ匕部材 8が変形したときに互いの突起板 8bが 緩衝しない程度に設定されていることが好ましい。また、上記突起板 8bの短手方向 の幅は、可動電極 6の短手方向の幅と略同一であることが好ましい。
[0087] 上記安定化部材 8は、複数の可動電極 6と上記複数の突起板 8bとの投影位置が互 いに合致するように、固定電極側基板 5における固定電極 7が設けられる面とは反対 側の面に設けられる。このとき、可動電極側基板 2のスリット 2bと、スぺーサ 3のスリット 3bと、安定ィ匕部材 8における溝部 8cの位置は一致することとなる。
[0088] これにより、アレイ型静電容量式センサ 30を凹凸部材に装着した場合、可動電極 6 は、上記両スリット 2b ' 3bおよび上記溝部 8cを境にして、屈曲することになる。そのた め、アレイ型静電容量式センサ 30の屈曲性を保持しつつ、静電容量素子を形成す る可動電極 6および固定電極 7の平面性を確保することができる。したがって、本実 施形態におけるアレイ型静電容量式センサ 30は、上記実施の形態 1および 2におけ るアレイ型静電容量式センサ 1 · 20と比較して、圧力の変動をより正確に測定すること ができると共に、クロストークをさらに低減することができる。
[0089] なお、上記実施の形態 2と同様に、可動電極側基板 2のスリット 2bを延長して切り離 し、帯状の可動電極 6を完全に分離する構成としてもよい。
[0090] ここで、安定ィ匕部材 8の固定電極側基板 5への取り付け方法の一例について図 20 を用いて以下に説明する。図 20の（a)〜（d)は、安定化部材 8の固定電極側基板 5 への取り付け工程を示している。まず、 PETフィルム 8dおよび離型材 8eからなる離型 シートに安定ィ匕部材 8を密着させると共に、該安定ィ匕部材 8に接着シート 8aを仮圧着 する（図 20の（a) )。次に、プレス加工 (ノヽーフカット）により安定ィ匕部材 8をカットする（ 図 20の (b) )。そして、固定電極側基板 5上に配置し、接着シート 8eを熱圧着（図 20 の（c) )した後、離型シートを剥がして完成する（図 20の（d) )。
[0091] 〔実施の形態 4〕
本発明の実施の形態 4について図 21から図 23に基づいて説明すれば、以下のと おりである。なお、説明の便宜上、上記実施の形態 1〜3において示した部材と同一 の機能を有する部材には、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[0092] 図 21は、本発明の実施の形態 4におけるアレイ型静電容量式センサ 40の分解斜 視図であり、図 22は、上記アレイ型静電容量式センサ 40を a— a方向から見た部分 断面図である。本実施形態におけるアレイ型静電容量式センサ 40は、上記実施の 形態 2におけるアレイ型静電容量式センサ 20のスぺーサ 3にさらに改良をカ卩えたもの である。
[0093] 図 23の（c)は、本実施形態におけるスぺーサ 3の概略構成の平面を示して 、る。同 図に示すように、スぺーサ 3は、ギャップ安定ィ匕部材 9と接着シート 10と力もなつてい る。図 23の（a)は、ギャップ安定ィ匕部材 9の概略構成の平面を示し、図 23の (b)は、 接着シート 10の概略構成の平面を示して 、る。
[0094] ギャップ安定化部材 9は、可動電極側基板 2および固定電極側基板 5と同等の可 撓性を有しているとともに、可動電極側基板 2および固定電極側基板 5と同等の圧縮 強さを有している。具体的には、ギャップ安定ィ匕部材 9は、例えば、ポリイミド、 PET ( フィルム）、エポキシ榭脂（フィルム）等からなって 、る。
[0095] また、接着シート 10は、上記実施の形態 2のスぺーサ 3と同様、固定電極 7に対応 する開口部 3aおよび可動電極 6のスリット 2bに対応するスリット 3bが設けられており、 さらに、図 23の（b)に示すように、ギャップ安定ィ匕部材 9を受容するための、直線状に 互いに等間隔をあけて並行して延びる複数の切り欠き部 10aが形成されている。な お、この切り欠き部 10aは、接着シート 10における複数のスリット（図示せず)の間に 位置し、可動電極側基板 2と固定電極側基板 5とを積層したときに、可動電極側基板 2の可動電極 6と該切り欠き部 10aとの投影位置が互いに合致する位置に形成され ている。なお、接着シート 10は、例えば、ポリエステル榭脂、エポキシ榭脂、ポリウレタ ン榭脂、シリコーン榭脂等力もなつている。
[0096] ここで、これらギャップ安定ィ匕部材 9および接着シート 10から構成されるスぺーサ 3 の組み立て方法について説明する。図 24はギャップ安定ィ匕部材 9における、接着シ ート 10に組み込む前の概略構成を示す図である。図 24に示すギャップ安定ィ匕部材 9を接着シート 10の切り欠き部 10aに組み込むために加工した後（図 23の（a) )、図 2 3の（c)に示すように、ギャップ安定ィ匕部材 9と接着シート 10とを組み合わせる。
[0097] また、上記スぺーサ 3の他の組み立て方法について図 25を用いて説明する。図 25 は、スぺーサ 3の組み立て工程を示す図である。まず、 PETフィルム 9aおよび離型材 9bからなる離型シートにギャップ安定ィ匕部材 9を密着させる（図 25の（a) )。次に、プ レスカ卩ェ (ノヽーフカット）によりギャップ安定ィ匕部材 9のみをカットして、アレイ状に形成 する（図 25の (b) )。そして、可動電極側基板 2上に配置し、熱硬化により離型材の粘 着力を低下させて（図 25の（c) )、離型シートを剥がして完成する（図 25の (d) )。な お、その後、スぺーサ 3にスリット 3bをカ卩ェして、固定側基板を重ねて熱硬化させるこ とにより、アレイ型静電容量式センサ 40を製造することができる。
[0098] 上記のスぺーサ 3を備えるアレイ型静電容量式センサ 40によれば、ギャップ安定ィ匕 部材 9は上記実施の形態 3で示した安定化部材 8と同様の機能を有するため、上記 実施の形態 3におけるアレイ型静電容量式センサ 30と同様の効果を得ることができる 。すなわち、アレイ型静電容量式センサ 40を凹凸部材に装着した場合、可動電極 6 は、上記スリット 3bおよびギャップ安定ィ匕部材 9の間を境にして、変形 (屈曲）すること になる。そのため、アレイ型静電容量式センサ 40の屈曲性を保持しつつ、静電容量 素子を形成する可動電極 6および固定電極 7の平面性を確保することができる。した がって、本実施形態におけるアレイ型静電容量式センサ 40は、圧力の変動をより正 確に測定することができると共に、クロストークをさらに低減することができる。
[0099] なお、上記実施の形態 2と同様に、可動電極側基板 2のスリット 2bを延長して切り離 し、帯状の可動電極 6を完全に分離する構成としてもよい。
[0100] なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなぐ請求項に示した範囲 で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的 手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる
[0101] 本発明のアレイ型静電容量式センサは、以上のように、上記第 1の基板または上記 第 2の基板における、上記複数の第 1の電極または上記複数の第 2の電極の間に、 上記第 1の電極または上記第 2の電極に並行して延びるスリット状の基板スリット部が 設けられている構成である。
[0102] これにより、変形箇所に該当する静電容量素子は、隣接する基板および電極から の影響を受けることがない。したがって、安価に製作が可能でかつ屈曲面においても 精度良く安定的に圧力の測定が可能なアレイ型静電容量式センサを提供することが できるという効果を奏する。
[0103] 発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あく までも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限 定して狭義に解釈されるべきものではなぐ本発明の精神と次に記載する請求の範 囲内にお!、て、 、ろ 、ろと変更して実施することができるものである。 産業上の利用可能性
本発明のアレイ型静電容量式センサは、正確かつ安定的に圧力変化を測定でき ため、生体の圧脈派測定のような微小の圧力変化の測定に適用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 互いに並行して延びる少なくとも 2行以上の第 1の電極が設けられている第 1の基 板と、上記第 1の基板面と所定の距離をもって対向配置され、上記第 1の電極の延在 方向と交差する方向に互いに並行して延びる少なくとも 2列以上の第 2の電極が設け られて 、る第 2の基板とを備えるアレイ型静電容量式センサにお 、て、
上記第 1の基板または上記第 2の基板における、上記複数の第 1の電極または上 記複数の第 2の電極の間に、上記第 1の電極または上記第 2の電極に並行して延び るスリット状の基板スリット部が設けられていることを特徴とするアレイ型静電容量式セ ンサ。
[2] 上記基板スリット部は、測定時における上記第 1の基板または上記第 2の基板の屈 曲方向とは直交する方向に設けられていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記 載のアレイ型静電容量式センサ。
[3] 上記第 1の基板および上記第 2の基板の間に介在して上記所定の距離を保持する スぺーサをさらに備え、
上記スぺーサには、上記第 1の電極または上記第 2の電極の該スぺーサへの投影 領域に、上記基板スリット部の長手方向に交差する方向に延びるスぺーサ開口部が 設けられていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のアレイ型静電容量式セン サ。
[4] 上記スぺーサには、上記基板スリット部の上記スぺーサへの投影領域に、上記基 板スリット部に並行して延びる複数のスリット状のスぺーサスリット部が設けられている ことを特徴とする請求の範囲第 3項に記載のアレイ型静電容量式センサ。
[5] 上記第 1の基板における上記第 2の基板側とは反対側の面、または、上記第 2の基 板における上記第 1の基板側とは反対側の面に、上記基板スリット部への投影領域 がー致する溝部を有する安定ィ匕部材が設けられていることを特徴とする請求の範囲 第 1項に記載のアレイ型静電容量式センサ。
[6] 上記基板スリット部が設けられる、上記第 1の基板または上記第 2の基板は、可撓性 を有するものであることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のアレイ型静電容量式 センサ。 [7] 上記スぺーサは、可撓性を有するものであることを特徴とする請求の範囲第 3項に 記載のアレイ型静電容量式センサ。
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