TOP > 国内特許検索 > センサ装置および分布測定装置

センサ装置および分布測定装置 新技術説明会

国内特許コード P130009036
整理番号 PA09-34
掲載日 2013年4月15日
出願番号 特願2010-203621
公開番号 特開2012-058159
登録番号 特許第5688792号
出願日 平成22年9月10日(2010.9.10)
公開日 平成24年3月22日(2012.3.22)
登録日 平成27年2月6日(2015.2.6)
発明者
  • 笹川 和彦
出願人
  • 国立大学法人弘前大学
発明の名称 センサ装置および分布測定装置 新技術説明会
発明の概要 【課題】せん断応力及び接触圧力の直接同時測定に際し、生体へ適用可能で且つ接触圧力による影響を排除したせん断応力の測定ができるセンサ装置70を提供する。
【解決手段】圧力変換素子50はポリピロール薄膜を用い、電極材は銅張ポリイミドフィルムを用いた。せん断応力測定部30は片面側電極10における櫛型電極11aと対面側電極20における櫛形電極21aとの櫛部分を揃わせて対面させ、両電極の間に圧力変換素子50を挟み込む。接触圧力測定部40は片面側電極10における方形電極12aと対面側電極20における櫛形電極21cとを対面させ、両電極の間に圧力変換素子50を挟み込む。4ゲージ法ブリッジ回路60の抵抗変化量の関係に基づき、せん断応力測定部30等における抵抗変化量ΔRaから接触圧力の影響による抵抗変化量ΔRbを差し引きした出力を得ることにより、接触圧力による影響を排除したせん断応力の測定を行う。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


生体内の詳細なせん断応力および接触圧力を直接測定することは、外科的な臨床治療において医師が病態の検査・診断・治療を行うに際し貴重な情報をもたらす。そのため、近年、生体内の接触圧力測定は感圧紙、感圧導電インク、導電性フィルム、感圧導電ゴム等を利用したセンサによる測定が行われてきている(非特許文献1参照)。しかし、固体接触に伴うせん断応力の測定に関しては、当該測定に用いるセンサに関してわずかな研究例が見られるのみである(非特許文献2参照)。

産業上の利用分野


本発明は、接触圧力およびせん断応力を測定するセンサ装置と、該センサ装置を用いて接触圧力およびせん断応力の分布を測定する分布測定装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
接触圧力及びせん断応力を測定するセンサ装置であって、該センサ装置は、ブリッジ回路の対向する2辺に各々配置された接触圧力を測定する接触圧力測定部と、別の対向する2辺に各々配置されたせん断応力を測定するせん断応力測定部とを備えた4ゲージ法ブリッジ回路を構成し、接触圧力およびせん断応力が無印加状態における4辺の電気抵抗は等しいものであり、
前記センサ装置に接触圧力及びせん断応力が印加され、前記接触圧力測定部では接触圧力による電気抵抗変化のみが生じ、前記せん断応力測定部では接触圧力による電気抵抗変化及びせん断応力による電気抵抗変化が生じた場合、前記4ゲージ法ブリッジ回路の出力電圧には接触圧力による影響が排除されているという測定原理に基づき、該4ゲージ法ブリッジ回路の出力電圧とせん断応力との関係を求めておき、該関係により該4ゲージ法ブリッジ回路の出力電圧から該せん断応力測定部におけるせん断応力を求めることを特徴とするセンサ装置。

【請求項2】
接触圧力及びせん断応力を測定するセンサ装置であって、該センサ装置は、
接触圧力を測定する方形電極とせん断応力を測定する櫛型電極とが一端で接続された形状の電極と該電極に点対称な形状の電極とを対向させた片面側電極と、
2つの櫛型電極が1端で接続された形状の電極と該電極に点対称な形状の電極とを対向させた対面側電極と、
櫛型電極の櫛部分を揃わせて対面させた前記片面側電極と前記対面側電極との間に挟み込まれた導電性で薄膜状の圧力変換素子とを備え、
接触圧力を測定する接触圧力測定部は対面させた前記片面側電極の方形電極と前記圧力変換素子と前記対面側電極の櫛型電極とにより構成し、せん断応力を測定するせん断応力測定部は櫛部分を揃わせて対面させた前記片面側電極の櫛型電極と前記圧力変換素子と前記対面側電極の櫛型電極とにより構成し、
ブリッジ回路の対向する2辺に前記接触圧力測定部が各々配置され、別の対向する2辺に前記せん断応力測定部が各々配置されて4ゲージ法ブリッジ回路を構成し、接触圧力およびせん断応力が無印加状態における4辺の電気抵抗は等しいものであり、
前記センサ装置に接触圧力及びせん断応力が印加された場合、前記4ゲージ法ブリッジ回路の出力電圧には接触圧力による影響が排除されているという測定原理に基づき、該4ゲージ法ブリッジ回路の出力電圧とせん断応力との関係を求めておき、該関係により該4ゲージ法ブリッジ回路の出力電圧から該せん断応力測定部におけるせん断応力を求めることを特徴とするセンサ装置。

【請求項3】
請求項1又は2記載のセンサ装置において、前記センサ装置に接触圧力及びせん断応力が印加された場合、前記4ゲージ法ブリッジ回路への入力電圧を切った状態で測定された前記接触圧力測定部における電気抵抗と印加された接触圧力との関係を求めておき、該関係により該接触圧力測定部における電気抵抗から接触圧力を求めることを特徴とするセンサ装置。

【請求項4】
請求項1又は2記載のセンサ装置において、前記センサ装置に接触圧力及びせん断応力が印加された場合、前記4ゲージ法ブリッジ回路への入力電圧を印加した状態で測定された前記接触圧力測定部における電圧により電気抵抗を得るという測定原理に基づき、該電気抵抗と印加された接触圧力との関係を求めておき、該関係により該接触圧力測定部における電気抵抗から接触圧力を求めることを特徴とするセンサ装置。

【請求項5】
接触圧力及びせん断応力を測定するセンサ装置であって、該センサ装置は、ブリッジ回路の隣接する2辺に各々配置された接触圧力を測定する接触圧力測定部及びせん断応力を測定するせん断応力測定部と、他の隣接する2辺に各々配置された固定抵抗とを備えた2ゲージ法ブリッジ回路を構成し、接触圧力およびせん断応力が無印加状態における4辺の電気抵抗は等しいものであり、
前記センサ装置に接触圧力及びせん断応力が印加され、前記接触圧力測定部では接触圧力による電気抵抗変化のみが生じ、前記せん断応力測定部では接触圧力による電気抵抗変化及びせん断応力による電気抵抗変化が生じた場合、前記2ゲージ法ブリッジ回路の出力電圧には接触圧力による影響が排除されているという測定原理に基づき、該2ゲージ法ブリッジ回路の出力電圧とせん断応力との関係を求めておき、該関係により該2ゲージ法ブリッジ回路の出力電圧から該せん断応力測定部におけるせん断応力を求めることを特徴とするセンサ装置。

【請求項6】
接触圧力及びせん断応力を測定するセンサ装置であって、該センサ装置は、
接触圧力を測定する方形電極と2次元平面の一次元方向を向いたせん断応力を測定する線状電極とが接続された形状の片面側電極と、
前記片面側電極の方形電極に対応する線状電極と前記片面側電極の線状電極に対応する線状電極とを有する対面側電極と、
前記片面側電極の線状電極と該線状電極に対応する前記対面側電極の線状電極とを揃わせて対面させた状態で、該片面側電極と該対面側電極との間に挟み込まれた導電性で薄膜状の圧力変換素子とを備え、
接触圧力を測定する接触圧力測定部は対面させた前記片面側電極の方形電極と前記圧力変換素子と該方形電極に対応する前記対面側電極の線状電極とにより構成し、せん断応力を測定するせん断応力測定部は線部分を揃わせて対面させた前記片面側電極の線状電極と前記圧力変換素子と該線状電極に対応する前記対面側電極の線状電極とにより構成し、
ブリッジ回路の隣接する2辺に前記接触圧力測定部及び前記せん断応力測定部が各々配置され、別の隣接する2辺に固定抵抗が各々配置されて2ゲージ法ブリッジ回路を構成し、接触圧力およびせん断応力が無印加状態における4辺の電気抵抗は等しいものであり、
前記センサ装置に接触圧力及びせん断応力が印加された場合、前記2ゲージ法ブリッジ回路の出力電圧には接触圧力による影響が排除されているという測定原理に基づき、該2ゲージ法ブリッジ回路の出力電圧とせん断応力との関係を求めておき、該関係により該2ゲージ法ブリッジ回路の出力電圧から該せん断応力測定部におけるせん断応力を求めることを特徴とするセンサ装置。

【請求項7】
前記片面側電極の線状電極の向きが2次元平面の一次元方向を向いた請求項6記載のセンサ装置と、前記片面側電極の線状電極の向きが2次元平面の別の一次元方向を向いた請求項6記載のセンサ装置とを、各2ゲージ法ブリッジ回路の電源を共通にして重ね合わせたことを特徴とするセンサ装置。

【請求項8】
請求項5乃至7のいずれかに記載のセンサ装置において、前記センサ装置に接触圧力及びせん断応力が印加された場合、前記接触圧力測定部に隣接する辺に配置された固定抵抗の電圧は該接触圧力測定部の抵抗の変化の影響を受けるという測定原理に基づき、該固定抵抗の電圧と印加された接触圧力との関係を求めておき、該関係により該固定抵抗の電圧から接触圧力を求めることを特徴とするセンサ装置。

【請求項9】
請求項1乃至8のいずれかに記載のセンサ装置において、該センサ装置を構成する各電極は銅薄膜を貼り付けられたポリイミドフィルムをエッチング処理することにより作製することを特徴とするセンサ装置。

【請求項10】
請求項7記載のセンサ装置を複数個接続して所定の配置を行ったことを特徴とする接触圧力及びせん断応力の分布測定装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2010203621thum.jpg
出願権利状態 登録
ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close