JP6536006B2 - 歪センサ固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、歪検出モジュール及び歪センサ固定方法に関する。

人体の動きをセンサにより検出して数値データ化する多様な試みがなされている。

人体の動きを検出する一つの方法として、衣服の関節部や関節用サポータの表面に曲げを検出するセンサを配設する方法が提案されている（特開２０００−２００６６号公報参照）。しかしながら、この方法では、人体の動きによって衣服やサポータがずれることで、測定中に検出感度が変化するという不都合がある。また、この方法では、予め衣服やサポータにセンサを配設する必要があるので、人体に対してセンサを配置できる位置が限定されるという不都合もある。

また、人体の動きを検出する別の方法として、十分な可撓性を有する薄膜状の歪センサを皮膚に直接貼着する方法が提案されている（特開２０１２−１４１１８６号公報参照）。この公報には、歪センサの基板を粘着性を有するポリジメチルシロキサンで形成することにより皮膚に貼付できると記載されているが、肘関節や膝関節等の変位が大きくなる部位に対して十分な粘着性を得ることは難しい。

また、歪センサを粘着剤によって皮膚に貼着することも考えられるが、この場合には、皮膚の炎症等を生じない安全な粘着剤を選択する必要がある。また、一度粘着剤によって皮膚に貼着して使用した歪センサを再利用するためには粘着剤の剥離及び再塗布が必要であるが、そのような作業は容易ではない。

特開２０００−２００６６号公報 特開２０１２−１４１１８６号公報

前記不都合に鑑みて、本発明は、測定対象に歪センサを容易かつ確実に固定できると共に、歪センサの再利用が可能な歪検出モジュール及び歪センサ固定方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するためになされた発明は、伸縮を検出するシート状の歪センサ及びその伸縮方向両端部裏面側に積層される一対の係合部材を備え、これら一対の係合部材が、測定対象に固定される固定部材に着脱可能に係合する係合構造を裏面に有する歪検出モジュールである。

当該歪検出モジュールは、歪センサの伸縮方向両端部裏面側に係合部材が積層されているので、所定の固定部材を測定対象に固定し、この固定部材に係合部材の係合構造を係合させることで、測定対象に容易かつ確実に固定することができる。また、係合部材は固定部材から脱離できるので、固定部材を測定対象から分離しなくても、当該歪検出モジュールを容易に再利用できる。

前記係合構造が、繊維シートに係合可能な少なくとも１つの係合子を含むとよい。このように、係合構造が繊維シートに係合可能な係合子を含むことにより、包帯等の安価な繊維シートを固定部材として使用することができる。

前記係合部材が、複数の前記係合子が平面的に配置される面ファスナ雄材であるとよい。このように、係合部材として面ファスナ雄材を用いることによって、繊維シートへの固定が確実で、かつ繊維シートからの脱離が容易となる。特に、面ファスナ雄材は、繊維シートの裏面に接着剤層を備える粘着包帯を固定部材とすることができ、測定対象とされる皮膚の任意の位置に対して歪センサを容易かつ確実に固定することができる。また、固定部材として市販の粘着包帯を使用できるので安全性が高く、面ファスナ雄材から粘着包帯を分離することで、当該歪検出モジュールをさらに容易に再利用できる。

前記係合子がマッシュルーム状であるとよい。このように、マッシュルーム状の係合子を有する面ファスナ雄材を使用することで、面ファスナ雄材の厚さを小さくできると共に、係合子の変形による面ファスナ雄材と繊維シートとの面ずれを小さくすることで、歪センサの検出精度を向上することができる。

前記歪センサが、伸縮可能なシート状の布帛と、この布帛の一方の面側に積層され、伸縮により電気抵抗が変化する導電層とを有するとよい。このように、歪センサが布帛と導電層との積層構造を有することにより、肘関節や膝関節のような変位の大きい動きを検出可能な歪検出モジュールを構成できる。

前記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、伸縮を検出するシート状の歪センサの伸縮方向両端部裏面側への一対の面ファスナ雄材の積層により歪検出モジュールを形成する工程と、繊維シート及びその裏面に積層される粘着剤層を備える一対の粘着包帯を測定対象に貼着する工程と、前記一対の粘着包帯の繊維シート面に前記歪検出モジュールの一対の面ファスナ雄材を係合する工程とを備える歪センサ固定方法である。

当該歪センサ固定方法は、広く市販されている粘着包帯を使用して歪センサを固定するので、皮膚と固定用の粘着包帯との間に十分な粘着力が得られると共に、皮膚の炎症等を招来し難く安全である。また、面ファスナ雄材を粘着包帯の繊維シート面に係合させることにより歪センサを含む歪検出モジュールを粘着包帯に固定するので、容易かつ確実な固定が可能であると共に、粘着包帯を容易に分離して歪センサと面ファスナ雄材からなる歪検出モジュールを再利用することができる。

ここで、「マッシュルーム状」とは、軸状部分と、この軸状部分の先端から径方向全周に突出し、かつ軸方向先端に角を有さない係合部とを有する形状を意味する。

以上のように、本発明の歪検出モジュール及び歪センサ固定方法は、測定対象に歪センサを容易かつ確実に固定できると共に、歪センサの再利用が可能である。

本発明の一実施形態の歪検出モジュールの模式的側面図である。 図１の歪検出モジュールの模式的裏面図である。 図１の歪検出モジュールの模式的部分拡大断面図である。 図１の歪検出モジュールを用いる歪センサ固定方法の一手順を示す模式図である。 図１の歪検出モジュールを用いる歪センサ固定方法の図４の次の手順を示す模式図である。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。

［歪検出モジュール］
図１及び図２の歪検出モジュール１は、伸縮を検出するシート状の歪センサ２と、この歪センサ２の伸縮方向両端部裏面側に積層される一対の係合部材である面ファスナ雄材３と、歪センサ２からの信号を取り出す一対のコネクタ４とを備える。

＜歪センサ＞
歪センサ２は、図２に示すように、面ファスナ雄材３が積層される伸縮方向両端部の幅が大きく、伸縮方向中央領域の幅が小さく形成されている。この歪センサ２は、中央領域の伸縮量を検出するよう構成されている。

この歪センサ２は、図３に示すように、伸縮可能なシート状の布帛５と、この布帛５の裏面側に積層され、伸縮により電気抵抗が変化する導電層６と、この導電層６の両端部が一端に重なるよう形成される内部電極７と、面ファスナ雄材３が積層される伸縮方向両端部の布帛５及び内部電極７の裏面を覆う被覆層８とを有する。

未使用（無荷重）状態における歪センサ２の伸縮方向両端部（面ファスナ雄材３が積層される領域）における平均幅の下限としては、５ｍｍが好ましく、１０ｍｍがより好ましい。一方、歪センサ２の伸縮方向両端部における平均幅の上限としては、１００ｍｍが好ましく、５０ｍｍがより好ましい。歪センサ２の伸縮方向両端部における平均幅が前記下限に満たない場合、面ファスナ雄材３の幅が小さくなり、測定対象に対する固定が容易でなくなるおそれがある。逆に、歪センサ２の伸縮方向両端部における平均幅が前記上限を超える場合、当該歪検出モジュール１が大きすぎて測定対象の所望の部位に貼着することができないおそれがある。なお、「平均幅」とは、歪センサ２の伸縮方向両端部の面積を伸縮方向の最大長さで除した値を意味する。

未使用状態における歪センサ２の伸縮方向両端部の平均長さの下限としては、５ｍｍが好ましく、８ｍｍがより好ましい。一方、歪センサ２の伸縮方向両端部の平均長さの上限としては、１５０ｍｍが好ましく、１００ｍｍがより好ましい。歪センサ２の伸縮方向両端部の平均長さが前記下限に満たない場合、面ファスナ雄材３の長さが小さくなり、測定対象に対する固定が容易でなくなるおそれがある。逆に、歪センサ２の伸縮方向両端部の平均長さが前記上限を超える場合、当該歪検出モジュール１が大きすぎて測定対象の所望の部位に貼着することができないおそれがある。なお、「平均長さ」とは、歪センサ２の伸縮方向両端部の面積を伸縮方向に垂直な方向の最大幅で除した値を意味する。

未使用状態における歪センサ２の中央領域（実質的に伸縮可能な領域であって、被覆層８を有しない領域）における平均幅の下限としては、１ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。一方、歪センサ２の中央領域における平均幅の上限としては、３０ｍｍが好ましく、２０ｍｍがより好ましい。歪センサ２の中央領域における平均幅が前記下限に満たない場合、中央領域の強度が不十分となるおそれがある。逆に歪センサ２の中央領域における平均幅が前記上限を超える場合、中央領域の剛性が大きくなり、変形量が小さくなることにより検出感度が不十分となるおそれや、人体に当該歪検出モジュール１を貼着した場合に測定対象となる人に違和感を与えるおそれがある。

未使用状態における歪センサ２の中央領域の平均長さの下限としては、３ｍｍが好ましく、５ｍｍがより好ましい。一方、歪センサ２の中央領域の平均長さの上限としては、１５０ｍｍが好ましく、１００ｍｍがより好ましい。歪センサ２の中央領域の平均長さが前記下限に満たない場合、測定する部位の動きを阻害したり、測定対象となる人に違和感を与えるおそれがある。逆に、歪センサ２の中央領域の平均長さが前記上限を超える場合、中央領域が測定対象上で幅方向に位置ずれすることにより、検出誤差が大きくなるおそれがある。

歪センサ２の中央領域の１００％伸び荷重（中央領域の平均長さが２倍になる張力）の下限としては、０．１Ｎが好ましく、１Ｎがより好ましい。一方、歪センサ２の中央領域の１００％伸び荷重の上限としては、１ｋＮが好ましく、１００Ｎがより好ましい。歪センサ２の中央領域の１００％伸び荷重が前記下限に満たない場合、歪センサ２の収縮力が不足し、収縮時の検出に遅れが生じるおそれがある。逆に、歪センサ２の中央領域の１００％伸び荷重が前記上限を超える場合、測定する部位の動きを阻害したり、測定対象となる人に違和感を与えるおそれがある。

（布帛）
布帛５としては組織内部に接着剤等の樹脂が含浸できるものであれば特に限定されないが、例えば不織布、一方向（例えばシート本体の一辺方向と平行）に引き揃えられた縦糸とこの一方向に交差（直交）する方向に引き揃えられ縦糸と規則的に組み合わされた横糸とからなる織物、及び一本又は数本の糸によって多数のループを形成し多数のループが絡み合うように編まれた編物が挙げられる。これらの中で、伸縮性の観点から編物が好ましい。

布帛５の平均厚さの下限としては、１００μｍが好ましく、２００μｍがより好ましい。一方、布帛５の平均厚さの上限としては、２ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。布帛５の平均厚さが前記下限に満たない場合、布帛５の強度が不十分となるおそれがある。逆に、布帛５の平均厚さが前記上限を超える場合、当該歪検出モジュール１を人体の皮膚に貼着した場合に測定対象となる人に違和感を与えるおそれがある。

布帛５の目付の下限としては、１００ｇ／ｍ^２が好ましく、１５０ｇ／ｍ^２がより好ましい。一方、布帛５の目付の上限としては、３００ｇ／ｍ^２が好ましく、２５０ｇ／ｍ^２がより好ましい。布帛５の目付が前記下限に満たない場合、布帛５に樹脂が過剰に含浸することにより導電層６及び内部電極７の接着が困難になるおそれがある。逆に、布帛５の目付が前記上限を超える場合、布帛５の剛性が高くなり、検出感度が不十分となるおそれがある。

（導電層）
導電層６は、伸縮性を有する布帛５の裏面に一体的に配設されることで、布帛５の平面方向の伸縮に伴って伸縮して抵抗変化をする。具体的には、導電層６は、布帛５の裏面に含浸した樹脂層の裏面に形成、又は接着剤を介して布帛５の裏面に積層される。

導電層６は、平面視で布帛５と同じ形状に積層してもよいが、図２に示すように、布帛５よりも小さい幅を有するとよい。より詳しくは、布帛５の中央領域と両端部の中央領域近傍領域との幅方向中央部のみに帯状に延在するよう形成されることが好ましい。

導電層６は、伸縮により電気抵抗が変化するものであればよいが、カーボンブラックやカーボンナノチューブ等の導電性繊維を含有する樹脂製の導電フィルムが好適に用いられる。特に、複数の導電フィルムと絶縁性のフィルムとを積層したものを用いることで、検出精度及び検出感度を向上することができる。

導電層６の平均厚さの下限としては、１００μｍが好ましく、１５０μｍがより好ましい。一方、導電層６の平均厚みの上限としては、１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。導電層６の平均厚みが前記下限に満たない場合、製造が困難となるおそれや、測定中に断裂するおそれがある。逆に、導電層６の平均厚みが前記上限を超える場合、歪センサ２の厚さが大きくなり、測定対象となる人に違和感を与えるおそれや、歪センサ２の検出感度が不十分となるおそれがある。

歪センサ２の中央領域における導電層６の平均幅の下限としては、０．５ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。一方、導電層６の平均幅の上限としては、５ｃｍが好ましく、３ｃｍがより好ましい。導電層６の平均幅が前記下限に満たない場合、製造が困難となるおそれや、測定中に断裂するおそれある。逆に、導電層６の平均幅が前記上限を超える場合、歪センサ２の検出感度が不十分となるおそれがある。

（内部電極）
内部電極７は、歪センサ２の伸縮方向両端部に、導電層６とコネクタ４とを電気的に接続するために形成される。この内部電極７は、例えば導電性接着剤によって布帛５及び導電層６の裏面に接着されることで、導電層６に電気的に接続される。

この内部電極７は、導電性を有する伸縮性の小さいシート状の材料から形成されることが好ましい。このようなシート状の材料としては、例えば銅、アルミニウム等の金属箔、例えば金属繊維、カーボン繊維等の導電性繊維を含む織物又は編物などが挙げられる。

内部電極７の平均厚さの下限としては、３０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。一方、内部電極７の平均厚さの上限としては、１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。内部電極７の平均厚さが前記下限に満たない場合、歪センサ２の伸縮や曲げにより内部電極７が破断するおそれがある。逆に、内部電極７の平均厚さが前記上限を超える場合、歪センサ２の伸縮方向両端部が硬くなり過ぎて、人体に当該歪検出モジュール１を貼着した場合に測定対象となる人に違和感を与えるおそれがある。

内部電極７の平面形状としては、歪センサ２の伸縮方向両端部と同じでもよいが、歪センサ２の両端部よりも僅かに小さく形成されることが好ましい。内部電極７と歪センサ２の伸縮方向両端部との平均幅の差及び平均長さの差の下限としては、０．５ｍｍが好ましく、１ｍｍが好ましい。一方、内部電極７と歪センサ２の伸縮方向両端部との平均幅の差及び平均長さの差の上限としては、歪センサ２の伸縮方向両端部の平均幅及び平均長さの１／２が好ましく、１／３がより好ましい。内部電極７と歪センサ２の伸縮方向両端部との平均幅の差及び平均長さの差が前記下限に満たない場合、布帛５から内部電極７がはみ出さないように内部電極７を積層することが困難となるおそれがある。逆に、内部電極７と歪センサ２の伸縮方向両端部との平均幅の差及び平均長さの差が前記上限を超える場合、内部電極７と導電層６及びコネクタ４とを確実に接続することが困難となるおそれがある。

（被覆層）
被覆層８は、歪センサ２の伸縮方向両端部の裏面側にそれぞれ配置され、歪センサ２の両端部の少なくとも伸縮方向の伸縮を防止することにより、導電層６の伸縮可能な領域を画定する。

この被覆層８は、歪センサ２の伸縮方向両端部裏面側全体に積層されてもよいが、伸縮方向のストライプ状に間欠的に形成することにより、伸縮方向に直交する方向の曲げ性を向上できる。

被覆層８の材質としては、伸びが小さいものであればよく、合成樹脂や天然ゴム等を主成分とする樹脂組成物が好適に用いられる。

被覆層８の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。一方、被覆層８の平均厚さの上限としては、１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好まし。被覆層８の平均厚さが前記下限に満たない場合、被覆層８が断裂して歪センサ２の伸縮を十分に抑制できないおそれがある。逆に、被覆層８の平均厚さが前記上限を超える場合、歪センサ２ひいては当該歪検出モジュール１の厚さが大きくなり、測定対象となる人に違和感を与えるおそれがある。

＜面ファスナ雄材＞
面ファスナ雄材３は、シート状のベースフィルム９と、このベースフィルム９の裏面側に平面的に配置され、かつ裏面側に突設される複数の係合子１０からなる係合構造とを備える。この面ファスナ雄材３は、ベースフィルム９の表面が例えば接着剤１１を介して歪センサ２の伸縮方向両端部の裏面側に接着される。詳しくは、面ファスナ雄材３は、導電層６の伸縮を阻害しないよう、平面視で被覆層８からはみ出さないように積層される。

面ファスナ雄材３は、図３に示すように、繊維シート１２及びその裏面に積層される粘着剤層１３を備え、人の皮膚（測定対象）Ｓに直接貼着できる固定部材として使用される粘着包帯１４の繊維シート面に係合子１０が着脱可能に係合可能である。

（ベースフィルム）
ベースフィルム９としては、例えば樹脂製シート、織布等が用いられる。ベースフィルム９を係合子１０と一体に形成される樹脂製シートとすれば、面ファスナ雄材３の厚さを比較的容易に小さくできる。

ベースフィルム９を形成する材料の主成分としては、例えばポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン等が挙げられる。

ベースフィルム９の平均厚さの下限としては、１５μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。一方、ベースフィルム９の平均厚さの上限としては、２００μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。ベースフィルム９の平均厚さが前記下限に満たない場合、ベースフィルム９の強度が不足し、係合子１０が脱離するおそれがある。逆に、ベースフィルム９の平均厚さが前記上限を超える場合、面ファスナ雄材３ひいては当該歪検出モジュール１の厚さが大きくなり、測定対象となる人に違和感を与えるおそれがある。

（係合子）
係合子１０は、先端部が繊維シートの繊維の間に挿入され、繊維シートの繊維に係合するよう構成される。

このような係合子１０の形状としては、例えばＪの字状、矢じり状、マッシュルーム状等が挙げられる。中でも、粘着包帯１４の繊維シート１２と係合したときの剪断に対する剛性（ベースフィルム９と繊維シート１２との面ずれに対する抵抗）が大きく、かつ繊維シート１２からの分離が比較的容易なマッシュルーム状のものが好ましい。

マッシュルーム状の係合子１０は、図３に示すように、ベースフィルム９から略垂直に突設される軸状部１０ａと、この軸状部１０ａの先端から径方向全周に突出し、かつ軸方向先端に角を有さない係合部１０ｂとを有する。この係合部１０ｂは、角が完全に面取りされた円盤状又は軸方向に圧縮された楕円球状に形成されることが好ましい。このようなマッシュルーム状の係合子１０を備える面ファスナ雄材の具体例としては、３Ｍ社の「ＮＣ−２１４１」等が挙げられる。

係合子１０の材質としては、合成樹脂を使用することができ、好適な合成樹脂としては、例えばポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン等が挙げられる。

（接着剤）
歪センサ２の裏面に面ファスナ雄材３を接着する接着剤１１としては、特に限定されないが、例えばアクリル系粘着剤等の粘着剤を使用することができる。

接着剤１１の平均厚さの下限としては、１５μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。一方、接着剤１１の平均厚さの上限としては、２００μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。接着剤１１の平均厚さが前記下限に満たない場合、面ファスナ雄材３が歪センサ２から剥離するおそれがある。逆に、接着剤１１の平均厚さが前記上限を超える場合、当該歪検出モジュール１が不必要に厚くなるおそれがある。

＜コネクタ＞
コネクタ４は、歪センサ２の伸縮方向両端部の表面側にそれぞれ配設され、歪センサ２の検出信号を出力するための端子となる。従って、コネクタ４は、それぞれ直下の内部電極７を介して導電層６と電気的に接続される。

図１の歪検出モジュール１のコネクタ４は、金属製スナップボタン雄部材により構成されている。このスナップボタン雄部材は、不図示のリード線の先端に取り付けられるスナップボタン雌部材と係合して例えばコンピュータ等の検出信号を処理する装置に電気的に接続される。

また、スナップボタン雄部材は、歪センサ２（及び面ファスナ雄材３）を挟み込む一対の部材からなる鳩目と同様の取付構造を有し、歪センサ２を貫通する複数の歯部を備える。このため、スナップボタン雄部材を用いたコネクタ４は、歪センサ２を挟み込むように固定することで、歪センサ２の被覆層８を貫通する歯部が必然的に内部電極７と電気的に接続される。

このようなスナップボタン雄部材を用いたコネクタ４は、面ファスナ雄材３を積層する前に歪センサ２に取り付けてもよいが、面ファスナ雄材３を積層した後で歪センサ２及び面ファスナ雄材３の積層体に取り付けることで、歪センサ２と面ファスナ雄材３との接合を補強することができる。

＜粘着包帯＞
粘着包帯１４は、前記のように、繊維シート１２及びその裏面に積層される粘着剤層１３を備える。

粘着包帯１４の繊維シート１２としては、例えば不織布、編物（ニット）、織物等が挙げられ、中でも安価な不織布が好ましく、特に伸縮性及び通気性を有する不織布が好ましい。伸縮性及び通気性を有する不織布は、不織布を構成する繊維の隙間が大きく、面ファスナ雄材３の係合子１０が比較的容易に係合できる。

また、粘着包帯１４の粘着剤層１３としては、アクリル系粘着剤等、人の皮膚Ｓに直接貼着しても皮膚Ｓの炎症等を招来し難い材質のものが使用される。

このような粘着包帯１４は、広く市販されているため、容易かつ安価に入手できる。具体的な製品としては、例えば玉川衛材社の「ケアハート」、阿蘇製薬社の「デルガード」等が好適に使用できる。

＜利点＞
当該歪検出モジュール１は、上述のように、広く市販されている粘着包帯１４を使用して、人の皮膚Ｓに貼着するので、皮膚Ｓの炎症等を生じ難く、安全である。

また、当該歪検出モジュール１は、皮膚Ｓに貼着した粘着包帯１４に、面ファスナ雄材３を係合させることにより固定されるので、従来の衣類やサポータに取り付けられるものと異なり、人体の動きによって位置ずれし難い。このため、当該歪検出モジュール１は、皮膚Ｓの伸縮を精度よく検出することができ、ひいては人体の動きを比較的正確に検出することができる。

さらに、当該歪検出モジュール１は、粘着包帯１４に面ファスナ雄材３を係合させるので、剪断方向（粘着包帯１４と面ファスナ雄材３とを面ずれさせる方向）には高い接合強度を発揮するが、粘着包帯１４と面ファスナ雄材３とを法線方向に引き剥がすよう力を加えることで、粘着包帯１４と面ファスナ雄材３とを比較的容易に分離できる。これにより、新しい粘着包帯１４を用意するだけで、一度使用した当該歪検出モジュール１を容易に再利用することができる。

また、当該歪検出モジュール１は、粘着包帯１４を用いて測定対象に固定されるので、人体の任意の部位に固定することができ、従来の衣服やサポータでは位置決めできない部位の動きを検出することができる。

［歪センサ固定方法］
以上の説明から明らかなように、本発明は、歪センサ固定方法を含む。つまり、本発明に係る歪センサ固定方法は、図１及び図２の歪検出モジュール１を形成する工程（歪検出モジュール形成工程）と、図４に示すように、一対の粘着包帯１４を測定対象に貼着する工程（粘着包帯貼着工程）と、図５に示すように、一対の粘着包帯１４の繊維シート面に歪検出モジュール１の一対の面ファスナ雄材３を係合する工程（歪検出モジュール係合工程）とを備える。

＜歪検出モジュール形成工程＞
歪検出モジュール形成工程では、伸縮を検出するシート状の歪センサ２の伸縮方向両端部裏面側への一対の面ファスナ雄材３の積層により、図１及び図２の歪検出モジュール１を形成する。

歪センサ２への面ファスナ雄材３の積層方法としては、図３に示すように接着剤１１を用いる方法が好適に適用されるが、面ファスナ雄材３として、ベースフィルム９の表面に予め接着剤１１が塗布された市販品を用いることができる。また、接着剤１１に替えて、鳩目のようなカシメ部材を用いて積層して歪センサ２に面ファスナ雄材３を接合してもよい。

＜粘着包帯貼着工程＞
粘着包帯貼着工程では、市販の粘着包帯１４を面ファスナ雄材３よりも少し大きなサイズに切断したものを２枚用意し、図４に示すように、この一対の粘着包帯１４を測定対象（皮膚Ｓ）に貼着する。

一対の粘着包帯１４を貼着する位置は、人体の動きによって皮膚Ｓが伸縮する位置とされ、典型的には、関節（図４では肘関節）外側部分であって関節の動作により皮膚Ｓが伸縮する部分を近位遠位方向に挟む位置とされる。また、一対の粘着包帯１４の間隔は、皮膚Ｓが最も収縮した状態で、無荷重の歪検出モジュール１の一対の面ファスナ雄材３の間隔と略等しくなるよう選定される。

＜歪検出モジュール係合工程＞
歪検出モジュール係合工程では、図５に示すように、前記粘着包帯貼着工程において皮膚Ｓに貼着した粘着包帯１４の繊維シート面（繊維シート１２の表面）に対して、歪検出モジュール１の面ファスナ雄材３の係合子１０を係合させる。このとき、面ファスナ雄材３の係合子１０は、図３に示すように、その先端の係合部１０ｂが、繊維シート１２の繊維の間に進入し、周囲の繊維によって保持される。

歪検出モジュール１の粘着包帯１４への係合は、測定対象の皮膚Ｓが最も収縮した状態、例えば関節を伸ばした状態において行うことが好ましい。さらに好ましくは、測定対象の皮膚Ｓが最も収縮した状態において、一方の面ファスナ雄材３を粘着包帯１４に係合させ、歪センサ２に僅かに張力を加えるよう引っ張りながら、他方の面ファスナ雄材３を粘着包帯１４に係合させるとよい。これにより、歪センサ２が弛むことなく皮膚Ｓの伸縮に追従して伸縮し、測定対象の動きをより正確に検出することが可能になる。

＜利点＞
当該歪センサ固定方法は、歪センサ２に面ファスナ雄材３を積層して歪検出モジュール１を形成し、この歪検出モジュール１を広く市販されている粘着包帯１４を使用して人の皮膚Ｓに固定する。このため、皮膚Ｓに対しては安全性が高い粘着剤層１３が接着されるので、皮膚Ｓの炎症等が起きにくい。

また、当該歪センサ固定方法では、皮膚Ｓの所望の部位に貼着した粘着包帯１４に対して、歪センサ２の両端部を確実に固定することができるので、高い精度で人体の動きを検出できると共に、人体の任意の部位に固定できる。

さらに、当該歪センサ固定方法では、面ファスナ雄材３を粘着包帯１４に係合させるので、歪センサ２による測定終了後、歪検出モジュール１から粘着包帯１４を容易に引き剥がすことができる。このため、使用済みの歪検出モジュール１、つまり歪センサ２だけでなく面ファスナ雄材３も、さらなる測定に容易に再利用できる。

また、当該歪センサ固定方法では、歪検出モジュール１を再度使用するとき、広く流通しており、安価に入手できる粘着包帯１４だけを購入すればよいので、測定に要するコストが小さい。

さらに、当該歪センサ固定方法では、皮膚Ｓに貼着する粘着包帯１４は、その都度新しいものが使用されるため、衛生的である。

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

例えば、当該歪検出モジュールの歪センサは、実質的に伸縮を検出する中央部の幅と、測定対象に固定される伸縮方向両端部の幅とが等しくてもよい。

また、当該歪検出モジュールの歪センサは、布帛の裏面全体に導電層が積層されたものであってもよい。

また、当該歪検出モジュールの歪センサは、伸縮を検出できるものであればよく、例えば圧電型、静電容量型等のセンサであってもよい。

当該歪検出モジュールの歪センサは、布帛を基材とするものの他、シート状のエラストマを基材とするものであってもよい。

また、当該歪検出モジュールの歪センサにおいて、内部電極を省略して、コネクタを直接導電層に接続してもよい。

また、当該歪検出モジュールの歪センサにおいて、被覆層は省略することができる。或いは、面ファスナ雄材を接合するための接着剤として硬化性の接着剤を使用すれば、接着剤が被覆層を兼ねることができる。

また、内部電極と被覆層とを一体に形成してもよい。つまり、例えば金属織物のように十分に伸びの小さい導電性のシートを用いることにより、内部電極の機能と被覆層の機能とを兼ねることができる。

また、当該歪検出モジュールは、伸縮方向一端側に、歪センサの検出信号を処理する回路を実装した処理基板を有してもよい。このような処理基板は、外部装置とデータをやり取りするために記憶手段又は無線通信手段を備えることが好ましい。

当該歪検出モジュールの歪センサは、帯状の複数の導電層が並列して配列されていてもよい。例えば布帛の裏面に２条の導電層を形成し、伸縮方向一方側の端部でこれらを接続することにより、歪センサの一対の出力を共に伸縮方向他方側の端部において引き出せる。これにより、例えば外部の装置と接続する場合にはペアケーブル等を用いて配線の本数を容易に削減することができ、当該歪検出モジュール上に前記処理基板を設ける場合にも伸縮方向一端と接続するためのジャンパ線等が不要となる。

また、本発明において、固定部材として使用される粘着包帯は、市販品に限定されず、繊維シートの一方の面に接着剤層を備え、人体に直接貼着できるものすべてを含む。

さらに、当該歪検出モジュールにおいて、係合部材は面ファスナ雄材に限定されず、固定部材も粘着包帯に限定されない。つまり、係合部材及び固定部材としては、脱離可能な機械的係合が可能であるものであれば、どのような部材の組合せを用いてもよい。例えば係合部材として面ファスナ雌材を用い、固定部材として面ファスナ雄材を使用してもよい。また、係合部材として繊維シートを用い、固定部材として面ファスナ雄材を用いることもできる。この場合、繊維シート表面の繊維の隙間又はループ構造が係合部材の係合構造として機能するものと解される。

また、係合部材の係合構造は、歪センサの張力を用いて繊維シートに係合する係合子を含むものであってもよい。このような係合子の形状としては、例えば爪状、針状、錐状等を採用することもできる。係合部材の係合構造に含まれる係合子の数は任意であるが、特に歪センサの張力を利用して係合する場合には、１又は少数の係合子で十分な固定が可能である。

また、繊維シート等の固定部材の人体等の測定対象への固定方法は、粘着剤による貼着に限定されず、例えば測定対象の周囲を締め付けるベルト等の他の方法を用いてもよい。

本発明は、人体の動きを検出するために広く利用することができ、例えば人体の動きに応じて音を発するウェア型音楽制御装置等に利用できる。

１ 歪検出モジュール
２ 歪センサ
３ 面ファスナ雄材（係合部材）
４ コネクタ
５ 布帛
６ 導電層
７ 内部電極
８ 被覆層
９ ベースフィルム
１０ 係合子
１０ａ 軸状部
１０ｂ 係合部
１１ 接着剤
１２ 繊維シート
１３ 粘着剤層
１４ 粘着包帯（固定部材）

Claims (1)

1. 伸縮を検出するシート状の歪センサの伸縮方向両端部裏面側への一対の面ファスナ雄材の積層により歪検出モジュールを形成する工程と、
   繊維シート及びその裏面に積層される粘着剤層を備える一対の粘着包帯を人体に直接貼着する工程と、
   前記一対の粘着包帯の繊維シート面に前記歪検出モジュールの一対の面ファスナ雄材を係合する工程と
   を備える歪センサ固定方法。
   

Images