特許 7110255 姿勢制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-22

(45)【発行日】2022-08-01

(54)【発明の名称】姿勢制御装置

(51)【国際特許分類】

   A47C 31/12 20060101AFI20220725BHJP

   A47C 27/08 20060101ALI20220725BHJP

   G01B 7/16 20060101ALI20220725BHJP

   G01D 5/16 20060101ALI20220725BHJP

【ＦＩ】

A47C31/12

A47C27/08 A

G01B7/16 R

G01D5/16 S

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020019704

(22)【出願日】2020-02-07

(62)【分割の表示】P 2018137188の分割

【原出願日】2018-07-20

(65)【公開番号】P2020078577

(43)【公開日】2020-05-28

【審査請求日】2021-07-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】浅川 寿昭

(72)【発明者】

【氏名】足立 重之

(72)【発明者】

【氏名】北村 厚

【審査官】松江 雅人

(56)【参考文献】

【文献】実開平２－１４１２５８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平５－３３７０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２４０４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１－２５３６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－００４０９８５（ＫＲ，Ａ）

【文献】米国特許第１０５６２４１２（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ４７Ｃ ２７／０８，３１／１２

Ｇ０１Ｂ ７／１６

Ｇ０１Ｄ ５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用者の身体に押圧される受圧面を備えた支持部材と、
前記受圧面の凹凸状態を変化させる複数の姿勢制御部材と、
前記受圧面を介して前記姿勢制御部材が前記身体に押圧されると、前記姿勢制御部材を介して伝達される押圧力の大きさに応じて連続的に変化する抵抗値を出力するセンサと、を備える姿勢制御装置。

【請求項2】

前記センサは、
絶縁層と、
前記絶縁層の一方の側に長手方向を第１方向に向けて並置された複数の第１抵抗部、及び前記絶縁層の他方の側に長手方向を前記第１方向と交差する第２方向に向けて並置された複数の第２抵抗部、を含む抵抗体と、
各々の前記第１抵抗部及び各々の前記第２抵抗部の両端部に設けられた１対の電極と、を有し、
前記姿勢制御部材は、前記第１抵抗部と前記第２抵抗部とが交差する部分と平面視で重複する位置に配置され、
前記身体から受けた押圧力が前記姿勢制御部材を介して前記センサに伝達され、前記第１抵抗部及び／又は前記第２抵抗部が押圧されると、押圧された前記第１抵抗部及び／又は前記第２抵抗部の前記１対の電極間の抵抗値が押圧力の大きさに応じて連続的に変化する請求項１に記載の姿勢制御装置。

【請求項3】

前記第１抵抗部の抵抗値の変化及び前記第２抵抗部の抵抗値の変化に基づいて、前記第１方向及び前記第２方向の位置検出が可能である請求項２に記載の姿勢制御装置。

【請求項4】

前記センサは、各々の前記姿勢制御部材に対して割り当てられた個別センサの集合体であり、
各々の前記個別センサは、
絶縁層と、
前記絶縁層の一方の側に形成された抵抗体と、
前記抵抗体の両端部に設けられた１対の電極と、を有し、
前記姿勢制御部材は、前記個別センサと平面視で重複する位置に配置され、
前記身体から受けた押圧力が前記姿勢制御部材を介して前記個別センサに伝達され、前記抵抗体が押圧されると、押圧された前記抵抗体の前記１対の電極間の抵抗値が押圧力の大きさに応じて連続的に変化する請求項１に記載の姿勢制御装置。

【請求項5】

前記抵抗体は、前記１対の電極の間に形成されたジグザグのパターンである請求項２乃至４の何れか一項に記載の姿勢制御装置。

【請求項6】

前記抵抗体は、Ｃｒ混相膜から形成されている請求項２乃至５の何れか一項に記載の姿勢制御装置。

【請求項7】

前記抵抗体は、アルファクロムを主成分とする請求項６に記載の姿勢制御装置。

【請求項8】

前記抵抗体は、アルファクロムを８０重量％以上含む請求項７に記載の姿勢制御装置。

【請求項9】

前記抵抗体は、窒化クロムを含む請求項７又は８に記載の姿勢制御装置。

【請求項10】

前記抵抗体の下層に、金属、合金、又は、金属の化合物から形成された機能層を有する請求項２乃至９の何れか一項に記載の姿勢制御装置。

【請求項11】

前記機能層は、前記抵抗体の結晶成長を促進する機能を有する請求項１０に記載の姿勢制御装置。

【請求項12】

前記絶縁層の一方の面側又は他方の面側に実装された電子部品を有する請求項２乃至１１の何れか一項に記載の姿勢制御装置。

【請求項13】

前記電子部品は、前記抵抗体の前記１対の電極間の抵抗値を電圧に変換してデジタル信号として出力する請求項１２に記載の姿勢制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、姿勢制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

複数のひずみゲージを縦横に配列して所定の情報を取得するセンサが知られており、様々な装置に応用されている。

【0003】

一例として、キャッピングシートの破損注意箇所検出装置が挙げられる。この破損注意箇所検出装置では、キャッピングシート上に複数配されたひずみゲージから、ひずみゲージがある部分におけるキャッピングシートの歪の大きさであるパラメータデータが入力される。そして、破損注意箇所検出装置内の破損注意箇所検出部は、パラメータデータに基づいて、キャッピングシートのどこに破損注意箇所があるかを検出する（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－２１５２９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、使用者の身体を支持する支持部材（例えば、背もたれ等）を有する椅子等において、使用者の姿勢を制御する装置への応用はなされていなかった。

【0006】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、使用者の姿勢を制御する姿勢制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本姿勢制御装置は、使用者の身体に押圧される受圧面を備えた支持部材と、前記受圧面の凹凸状態を変化させる複数の姿勢制御部材と、前記受圧面を介して前記姿勢制御部材が前記身体に押圧されると、前記姿勢制御部材を介して伝達される押圧力の大きさに応じて連続的に変化する抵抗値を出力するセンサと、を備える。

【発明の効果】

【0008】

開示の技術によれば、使用者の姿勢を制御する姿勢制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施の形態に係る姿勢制御装置を例示する正面図である。

【図2】第１の実施の形態に係る姿勢制御装置を例示する断面図である。

【図3】第１の実施の形態に係る姿勢制御装置のセンサを例示する平面図である。

【図4】第１の実施の形態に係る姿勢制御装置のセンサを例示する断面図である。

【図5】第１の実施の形態に係る姿勢制御装置の制御手段を例示するブロック図である。

【図6】第１の実施の形態に係る姿勢制御装置の受圧面の凹凸状態の変化について説明する図である。

【図7】第１の実施の形態の変形例１に係る姿勢制御装置のセンサを例示する断面図である。

【図8】第１の実施の形態の変形例２に係る姿勢制御装置のセンサを例示する平面図である。

【図9】第１の実施の形態の変形例３に係る姿勢制御装置のセンサを例示する平面図である。

【図10】第１の実施の形態の変形例３に係る姿勢制御装置のセンサを例示する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0011】

〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る姿勢制御装置を例示する正面図であり、一部の要素は模式的に示されている。図２は、第１の実施の形態に係る姿勢制御装置を例示する断面図であり、図１のＡ－Ａ線に沿う断面を示している。但し、図２において、駆動手段４と制御手段５の図示は省略されている。

【0012】

図１及び図２を参照するに、姿勢制御装置６は、センサ１と、シート２と、姿勢制御部材３と、駆動手段４と、制御手段５とを有している。又、シート２は、シートクッション２１と、シートバック２２と、ヘッドレスト２３とを有している。

【0013】

姿勢制御装置６において、センサ１及び姿勢制御部材３は、シート２のシートバック２２に内蔵されている。シートバック２２は、シート２の使用者の身体に押圧される受圧面２２ａを備えた支持部材である。シート２は、例えば、車載用のシートであるが、これには限定されない。

【0014】

姿勢制御部材３は、シートバック２２の受圧面２２ａに対しておおよそ垂直方向に可動するか、或いは自身が変形（膨張）することにより、受圧面２２ａの凹凸状態を変化させる部材である。姿勢制御部材３の裏面側（受圧面２２ａとは反対側）にはセンサ１が配置されている。センサ１は、受圧面２２ａを介して姿勢制御部材３がシート２の使用者の身体に押圧されると、姿勢制御部材３を介して伝達される押圧力の大きさに応じて連続的に変化する抵抗値を出力する。

【0015】

駆動手段４は、各々の姿勢制御部材３を独立に駆動する機能を有している。制御手段５は、センサ１の出力に基づいて押圧された姿勢制御部材３を特定すると共に押圧力の大きさを検出し、駆動手段４を制御して押圧された姿勢制御部材３を可動又は変形させて受圧面２２ａの凹凸状態を変化させる機能を有している。なお、駆動手段４や制御手段５は、シート２に内蔵してもよいし、全部又は一部をシート２の外部に配置してもよい。

【0016】

図３は、第１の実施の形態に係る姿勢制御装置のセンサを例示する平面図である。図４は、第１の実施の形態に係る姿勢制御装置のセンサを例示する断面図であり、図３のＢ－Ｂ線に沿う断面を示している。なお、センサ１と姿勢制御部材３との位置関係を示すため、図３及び図４では、便宜上、姿勢制御部材３を図示している。

【0017】

図３及び図４を参照するに、センサ１は、基材１０と、抵抗体３０（複数の抵抗部３１及び３２）と、複数の端子部４１及び４２とを有している。

【0018】

なお、本実施の形態では、便宜上、センサ１において、基材１０の抵抗部３１が設けられている側を上側又は一方の側、抵抗部３２が設けられている側を下側又は他方の側とする。又、各部位の抵抗部３１が設けられている側の面を一方の面又は上面、抵抗部３２が設けられている側の面を他方の面又は下面とする。但し、センサ１は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、平面視とは対象物を基材１０の上面１０ａの法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基材１０の上面１０ａの法線方向から視た形状を指すものとする。

【0019】

基材１０は、抵抗体３０等を形成するためのベース層となる絶縁性の部材であり、可撓性を有する。基材１０の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、５μｍ～５００μｍ程度とすることができる。特に、基材１０の厚さが５μｍ～２００μｍであると、抵抗部３１及び３２のひずみ感度誤差を少なくすることができる点で好ましい。

【0020】

基材１０は、例えば、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ポリオレフィン樹脂等の絶縁樹脂フィルムから形成することができる。なお、フィルムとは、厚さが５００μｍ以下程度であり、可撓性を有する部材を指す。

【0021】

ここで、『絶縁樹脂フィルムから形成する』とは、基材１０が絶縁樹脂フィルム中にフィラーや不純物等を含有することを妨げるものではない。基材１０は、例えば、シリカやアルミナ等のフィラーを含有する絶縁樹脂フィルムから形成しても構わない。

【0022】

但し、基材１０が可撓性を有する必要がない場合には、基材１０に、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２（ＹＳＺも含む）、Ｓｉ、Ｓｉ_２Ｎ_３、Ａｌ_２Ｏ_３（サファイヤも含む）、ＺｎＯ、ペロブスカイト系セラミックス（ＣａＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３）等の材料を用いても構わない。

【0023】

抵抗体３０は、基材１０上に形成されており、押圧力に応じて連続的に抵抗値が変化する受感部である。抵抗体３０は、基材１０の上面１０ａ及び下面１０ｂに直接形成されてもよいし、基材１０の上面１０ａ及び下面１０ｂに他の層を介して形成されてもよい。

【0024】

抵抗体３０は、基材１０を介して積層された複数の抵抗部３１及び３２を含んでいる。すなわち、抵抗体３０は、複数の抵抗部３１及び３２の総称であり、抵抗部３１及び３２を特に区別する必要がない場合には抵抗体３０と称する。なお、図３では、便宜上、抵抗部３１及び３２を梨地模様で示している。

【0025】

複数の抵抗部３１は、基材１０の上面１０ａに、長手方向をＸ方向に向けて所定間隔でＹ方向に並置された薄膜である。複数の抵抗部３２は、基材１０の下面１０ｂに、長手方向をＹ方向に向けて所定間隔でＸ方向に並置された薄膜である。但し、複数の抵抗部３１と複数の抵抗部３２とは平面視で直交している必要はなく、交差していればよい。

【0026】

各々の姿勢制御部材３は、抵抗部３１と抵抗部３２とが交差する部分と平面視で重複する位置に配置されている。従って、使用者の身体から受けた押圧力が姿勢制御部材３を介してセンサ１に伝達され、押圧された姿勢制御部材３と平面視で重複する位置にある抵抗部３１及び３２が押圧される。これにより、押圧された抵抗部３１及び３２の１対の電極間の抵抗値が押圧力の大きさに応じて連続的に変化する。その結果、センサ１を押圧している姿勢制御部材３を特定することができる。又、各々の抵抗値に基づいて、姿勢制御部材３がセンサ１を押圧する力の大きさを検出することができる。

【0027】

抵抗体３０は、例えば、Ｃｒ（クロム）を含む材料、Ｎｉ（ニッケル）を含む材料、又はＣｒとＮｉの両方を含む材料から形成することができる。すなわち、抵抗体３０は、ＣｒとＮｉの少なくとも一方を含む材料から形成することができる。Ｃｒを含む材料としては、例えば、Ｃｒ混相膜が挙げられる。Ｎｉを含む材料としては、例えば、Ｃｕ－Ｎｉ（銅ニッケル）が挙げられる。ＣｒとＮｉの両方を含む材料としては、例えば、Ｎｉ－Ｃｒ（ニッケルクロム）が挙げられる。

【0028】

ここで、Ｃｒ混相膜とは、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ｃｒ_２Ｎ等が混相した膜である。Ｃｒ混相膜は、酸化クロム等の不可避不純物を含んでもよい。

【0029】

抵抗体３０の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、０．０５μｍ～２μｍ程度とすることができる。特に、抵抗体３０の厚さが０．１μｍ以上であると、抵抗体３０を構成する結晶の結晶性（例えば、α－Ｃｒの結晶性）が向上する点で好ましい。又、抵抗体３０の厚さが１μｍ以下であると、抵抗体３０を構成する膜の内部応力に起因する膜のクラックや基材１０からの反りを低減できる点で更に好ましい。

【0030】

抵抗体３０の幅は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、細い場合では、０．１μｍ～１ｍｍ程度とすることができる。隣接する抵抗体３０のピッチは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、１ｃｍ～１０ｃｍ程度とすることができる。なお、図３及び図４では、抵抗部３１を４本、抵抗部３２を３本図示しているが、抵抗部３１及び３２の本数は、必要に応じで更に増やすことができる。

【0031】

例えば、抵抗体３０がＣｒ混相膜である場合、安定な結晶相であるα－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とすることで、抵抗体３０の温度係数の安定化や、押圧力に対する抵抗体３０の感度の向上を実現できる。ここで、主成分とは、対象物質が抵抗体を構成する全物質の５０質量％以上を占めることを意味するが、抵抗体３０の温度係数の安定化や、押圧力に対する抵抗体３０の感度の向上を実現する観点から、抵抗体３０はα－Ｃｒを８０重量％以上含むことが好ましい。なお、α－Ｃｒは、ｂｃｃ構造（体心立方格子構造）のＣｒである。

【0032】

端子部４１は、基材１０の上面１０ａにおいて、各々の抵抗部３１の両端部から延在しており、平面視において、抵抗部３１よりも拡幅して略矩形状に形成されている。端子部４１は、押圧力により生じる抵抗部３１の抵抗値の変化を外部に出力するための１対の電極であり、例えば、外部接続用のフレキシブル基板やリード線等が接合される。端子部４１の上面を、端子部４１よりもはんだ付け性が良好な金属で被覆してもよい。なお、抵抗部３１と端子部４１とは便宜上別符号としているが、両者は同一工程において同一材料により一体に形成することができる。

【0033】

端子部４２は、基材１０の下面１０ｂにおいて、各々の抵抗部３２の両端部から延在しており、平面視において、抵抗部３２よりも拡幅して略矩形状に形成されている。端子部４２は、押圧力により生じる抵抗部３２の抵抗値の変化を外部に出力するための１対の電極であり、例えば、外部接続用のフレキシブル基板やリード線等が接合される。端子部４２の上面を、端子部４２よりもはんだ付け性が良好な金属で被覆してもよい。なお、抵抗部３２と端子部４２とは便宜上別符号としているが、両者は同一工程において同一材料により一体に形成することができる。

【0034】

なお、基材１０を貫通する貫通配線（スルーホール）を設け、端子部４１及び４２を基材１０の上面１０ａ側又は下面１０ｂ側に集約してもよい。

【0035】

抵抗部３１を被覆し端子部４１を露出するように基材１０の上面１０ａにカバー層（絶縁樹脂層）を設けても構わない。又、抵抗部３２を被覆し端子部４２を露出するように基材１０の下面１０ｂにカバー層（絶縁樹脂層）を設けても構わない。カバー層を設けることで、抵抗部３１及び３２に機械的な損傷等が生じることを防止できる。又、カバー層を設けることで、抵抗部３１及び３２を湿気等から保護することができる。なお、カバー層は、端子部４１及び４２を除く部分の全体を覆うように設けてもよい。

【0036】

カバー層は、例えば、ＰＩ樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＮ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、複合樹脂（例えば、シリコーン樹脂、ポリオレフィン樹脂）等の絶縁樹脂から形成することができる。カバー層は、フィラーや顔料を含有しても構わない。カバー層の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、２μｍ～３０μｍ程度とすることができる。

【0037】

センサ１を製造するためには、まず、基材１０を準備し、基材１０の上面１０ａに図３に示す平面形状の抵抗部３１及び端子部４１を形成する。抵抗部３１及び端子部４１の材料や厚さは、前述の通りである。抵抗部３１と端子部４１とは、同一材料により一体に形成することができる。

【0038】

抵抗部３１及び端子部４１は、例えば、抵抗部３１及び端子部４１を形成可能な原料をターゲットとしたマグネトロンスパッタ法により成膜し、フォトリソグラフィによってパターニングすることで形成できる。抵抗部３１及び端子部４１は、マグネトロンスパッタ法に代えて、反応性スパッタ法や蒸着法、アークイオンプレーティング法、パルスレーザー堆積法等を用いて成膜してもよい。

【0039】

抵抗部３１の温度係数の安定化や、押圧力に対する抵抗部３１の感度の向上を実現する観点から、抵抗部３１及び端子部４１を成膜する前に、下地層として膜厚が１ｎｍ～１００ｎｍ程度の機能層を真空成膜することが好ましい。機能層は、例えば、コンベンショナルスパッタ法により成膜できる。なお、機能層は、機能層の上面全体に抵抗部３１及び端子部４１を形成後、フォトリソグラフィによって抵抗部３１及び端子部４１と共に図３に示す平面形状にパターニングされる。

【0040】

本願において、機能層とは、少なくとも上層である抵抗部の結晶成長を促進する機能を有する層を指す。機能層は、更に、基材１０に含まれる酸素や水分による抵抗部の酸化を防止する機能や、基材１０と抵抗部との密着性を向上する機能を備えていることが好ましい。機能層は、更に、他の機能を備えていてもよい。

【0041】

基材１０を構成する絶縁樹脂フィルムは酸素や水分を含むため、特に抵抗部がＣｒを含む場合、Ｃｒは自己酸化膜を形成するため、機能層が抵抗部の酸化を防止する機能を備えることは有効である。

【0042】

機能層の材料は、少なくとも上層である抵抗部の結晶成長を促進する機能を有する材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｙ（イットリウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｃ（炭素）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｕ（銅）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｃｏ（コバルト）、Ｍｎ（マンガン）、Ａｌ（アルミニウム）からなる群から選択される１種又は複数種の金属、この群の何れかの金属の合金、又は、この群の何れかの金属の化合物が挙げられる。

【0043】

上記の合金としては、例えば、ＦｅＣｒ、ＴｉＡｌ、ＦｅＮｉ、ＮｉＣｒ、ＣｒＣｕ等が挙げられる。又、上記の化合物としては、例えば、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２等が挙げられる。

【0044】

機能層は、例えば、機能層を形成可能な原料をターゲットとし、チャンバ内にＡｒ（アルゴン）ガスを導入したコンベンショナルスパッタ法により真空成膜することができる。コンベンショナルスパッタ法を用いることにより、基材１０の上面１０ａをＡｒでエッチングしながら機能層が成膜されるため、機能層の成膜量を最小限にして密着性改善効果を得ることができる。

【0045】

但し、これは、機能層の成膜方法の一例であり、他の方法により機能層を成膜してもよい。例えば、機能層の成膜の前にＡｒ等を用いたプラズマ処理等により基材１０の上面１０ａを活性化することで密着性改善効果を獲得し、その後マグネトロンスパッタ法により機能層を真空成膜する方法を用いてもよい。

【0046】

機能層の材料と抵抗部３１及び端子部４１の材料との組み合わせは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。例えば、機能層としてＴｉを用い、抵抗部３１及び端子部４１としてα－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とするＣｒ混相膜を成膜することが可能である。

【0047】

この場合、例えば、Ｃｒ混相膜を形成可能な原料をターゲットとし、チャンバ内にＡｒガスを導入したマグネトロンスパッタ法により、抵抗部３１及び端子部４１を成膜することができる。或いは、純Ｃｒをターゲットとし、チャンバ内にＡｒガスと共に適量の窒素ガスを導入し、反応性スパッタ法により、抵抗部３１及び端子部４１を成膜してもよい。

【0048】

これらの方法では、Ｔｉからなる機能層がきっかけでＣｒ混相膜の成長面が規定され、安定な結晶構造であるα－Ｃｒを主成分とするＣｒ混相膜を成膜できる。又、機能層を構成するＴｉがＣｒ混相膜中に拡散することにより、抵抗部３１の温度係数の安定化や、押圧力に対する抵抗部３１の感度の向上を実現できる。なお、機能層がＴｉから形成されている場合、Ｃｒ混相膜にＴｉやＴｉＮ（窒化チタン）が含まれる場合がある。

【0049】

なお、抵抗部３１がＣｒ混相膜である場合、Ｔｉからなる機能層は、抵抗部３１の結晶成長を促進する機能、基材１０に含まれる酸素や水分による抵抗部３１の酸化を防止する機能、及び基材１０と抵抗部３１との密着性を向上する機能の全てを備えている。機能層として、Ｔｉに代えてＴａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅを用いた場合も同様である。

【0050】

このように、抵抗部３１の下層に機能層を設けることにより、抵抗部３１の結晶成長を促進することが可能となり、安定な結晶相からなる抵抗部３１を作製できる。その結果、センサ１において、抵抗部３１の温度係数の安定化や、押圧力に対する抵抗部３１の感度の向上を実現することができる。又、機能層を構成する材料が抵抗部３１に拡散することにより、センサ１において、抵抗部３１の温度係数の安定化や、押圧力に対する抵抗部３１の感度の向上を実現することができる。

【0051】

次に、基材１０の下面１０ｂに図３に示す平面形状の抵抗部３２及び端子部４２を形成する。抵抗部３２及び端子部４２は、抵抗部３１及び端子部４１と同様の方法で形成することができる。抵抗部３２及び端子部４２を成膜する前に、下地層として、基材１０の下面１０ｂに機能層を成膜することが好ましい点も同様である。

【0052】

抵抗部３１及び端子部４１並びに抵抗部３２及び端子部４２を形成後、必要に応じ、基材１０の上面１０ａに抵抗部３１を被覆し端子部４１を露出するカバー層を、基材１０の下面１０ｂに抵抗部３２を被覆し端子部４２を露出するカバー層を設けてもよい。これにより、センサ１が完成する。

【0053】

カバー層は、例えば、基材１０の上面１０ａに抵抗部３１を被覆し端子部４１を露出するように半硬化状態の熱硬化性の絶縁樹脂フィルムをラミネートし、加熱して硬化させて作製することができる。又、カバー層は、例えば、基材１０の下面１０ｂに抵抗部３２を被覆し端子部４２を露出するように半硬化状態の熱硬化性の絶縁樹脂フィルムをラミネートし、加熱して硬化させて作製することができる。カバー層は、絶縁樹脂フィルムのラミネートに代えて、液状又はペースト状の熱硬化性の絶縁樹脂を塗布し、加熱して硬化させて作製してもよい。

【0054】

図５は、第１の実施の形態に係る姿勢制御装置の制御手段を例示するブロック図である。姿勢制御装置６において、センサ１の各々の端子部４１及び４２は、例えば、フレキシブル基板やリード線等を用いて、制御手段５に接続されている。

【0055】

制御手段５は、センサ１の端子部４１及び４２を介して得られた情報に基づいて、姿勢制御装置６のセンサ１が押圧された位置や押圧力の大きさを検出することができる。すなわち、センサ１を押圧している姿勢制御部材３を特定すると共に、姿勢制御部材３がセンサ１を押圧する力の大きさを検出することができる。

【0056】

制御手段５は、例えば、アナログフロントエンド部５１と、信号処理部５２とを含む構成とすることができる。

【0057】

アナログフロントエンド部５１は、例えば、入力信号選択スイッチ、ブリッジ回路、増幅器、アナログ／デジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）等を備えている。アナログフロントエンド部５１は、温度補償回路を備えていてもよい。

【0058】

アナログフロントエンド部５１では、例えば、センサ１の全ての端子部４１及び４２が入力信号選択スイッチに接続され、入力信号選択スイッチにより１対の電極が選択される。入力信号選択スイッチで選択された１対の電極は、ブリッジ回路に接続される。

【0059】

すなわち、ブリッジ回路の１辺が入力信号選択スイッチで選択された１対の電極間の抵抗部で構成され、他の３辺が固定抵抗で構成される。これにより、ブリッジ回路の出力として、入力信号選択スイッチで選択された１対の電極間の抵抗部の抵抗値に対応した電圧（アナログ信号）を得ることができる。なお、入力信号選択スイッチは、信号処理部５２から制御可能に構成されている。

【0060】

ブリッジ回路から出力された電圧は、増幅器で増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換され、信号処理部５２に送られる。アナログフロントエンド部５１が温度補償回路を備えている場合には、温度補償されたデジタル信号が信号処理部５２に送られる。入力信号選択スイッチを高速で切り替えることで、センサ１の全ての端子部４１及び４２の抵抗値に対応するデジタル信号を極短時間で信号処理部５２に送ることができる。

【0061】

信号処理部５２は、アナログフロントエンド部５１から送られた情報に基づいて、センサ１を押圧している姿勢制御部材３を特定すると共に、姿勢制御部材３がセンサ１を押圧する力の大きさを検出することができる。

【0062】

又、複数の抵抗部３１の抵抗値や複数の抵抗部３２の抵抗値が変化した場合には、センサ１が複数位置で押圧されたことを検出できる。

【0063】

信号処理部５２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、メインメモリ等を含む構成とすることができる。

【0064】

この場合、信号処理部５２の各種機能は、ＲＯＭ等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現できる。但し、信号処理部５２の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、信号処理部５２は、物理的に複数の装置等により構成されてもよい。

【0065】

姿勢制御装置６において、駆動手段４は、姿勢制御部材３に合わせて選択することができる。例えば、姿勢制御部材３が空気袋（エアバッグ）である場合、駆動手段４としてバルブを駆動する機能を備えた電動式のエアポンプを用いることができる。

【0066】

この場合、各々の姿勢制御部材３を独立した管路によりバルブを介してエアポンプに接続する。そして、各々の姿勢制御部材３を予め所定の空気圧に調整しておく。姿勢制御部材３が押圧された場合には、制御手段５がセンサ１の出力に基づいて押圧された姿勢制御部材３を特定する。そして、制御手段５が駆動手段４を制御して押圧された姿勢制御部材３に接続された管路のバルブの開閉を制御し、押圧された姿勢制御部材３の空気圧を適切な値に調整して膨張させる。

【0067】

例えば、図６に示すように、膨張した姿勢制御部材３により、受圧面２２ａの凹凸状態を変化させることができる。この際、センサ１の出力が大きい場合ほど、姿勢制御部材３の膨張量が大きくなるように制御することができる。

【0068】

制御手段５が検出するセンサ１の出力と姿勢制御部材３の適切な空気圧との関係は、例えば、信号処理部５２内の記憶手段にテーブルとして記憶しておくことができる。これにより、制御手段５は、テーブルを参照することで、センサ１の出力に基づいて姿勢制御部材３の空気圧を適切な値に調整することができる。

【0069】

なお、姿勢制御部材３として空気袋、駆動手段４として電動式のエアポンプを用いるのは一例であり、これには限定されない。例えば、姿勢制御部材３をシリコーンゴム等のゴムやポリウレタン等の高分子材料等により形成し、駆動手段４としてリニアモータや電磁ソレノイド等を用いて姿勢制御部材３を可動（往復移動）させる構成とすることができる。

【0070】

このように、姿勢制御装置６では、使用者の姿勢変化をセンサ１で検出し、シートバック２２に内蔵された姿勢制御部材３を可動又は変形させることで、受圧面２２ａを使用者の姿勢にあった凹凸状態に変化させる。例えば、背中の左側の荷重（押圧力）が大きくなったことを検出した場合には、対応する位置にある姿勢制御部材３を可動又は変形させ、背中の左側の部分を押し返すように受圧面２２ａの凹凸状態を変化させる。これにより、使用者の疲労を低減することができる。

【0071】

姿勢制御装置６において、センサ１で得られた３次元情報は制御手段５に送られる。そして、制御手段５は、センサ１で得られた３次元情報に基づいて、センサ１を押圧している姿勢制御部材３を特定すると共に、姿勢制御部材３がセンサ１を押圧する力の大きさを検出することができる。

【0072】

特に、抵抗部３１及び３２がＣｒ混相膜から形成されている場合は、抵抗部３１及び３２がＣｕ－ＮｉやＮｉ－Ｃｒから形成されている場合と比べ、力に対する抵抗値の感度（同一の押圧力に対する抵抗部３１及び３２の抵抗値の変化量）が大幅に向上する。抵抗部３１及び３２がＣｒ混相膜から形成されている場合、力に対する抵抗値の感度は、抵抗部３１及び３２がＣｕ－ＮｉやＮｉ－Ｃｒから形成されている場合と比べ、おおよそ５～１０倍程度となる。そのため、抵抗部３１及び３２をＣｒ混相膜から形成することで、センサ１を押圧している姿勢制御部材３を高い確実性で特定すると共に、姿勢制御部材３がセンサ１を押圧する力の大きさを高感度で検出することができる。

【0073】

又、力に対する抵抗値の感度が高いことで、力が小であることを検出した場合と、力が中であることを検出した場合と、力が大であることを検出した場合で、姿勢制御部材３の可動量や変形量を変えるような制御の実現が可能となる。或いは、力が一定以下である場合には、姿勢制御部材３の可動や変形を行わないような制御の実現が可能となる。

【0074】

又、力に対する抵抗値の感度が高いと、Ｓ／Ｎの高い信号を得ることができる。そのため、アナログフロントエンド部５１のＡ／Ｄ変換回路において平均化を行う回数を低減しても精度よく信号検出ができる。Ａ／Ｄ変換回路において平均化を行う回数を低減することで、１回のＡ／Ｄ変換に必要な時間を短縮できるため、入力信号選択スイッチを更に高速で切り替えることが可能となる。その結果、姿勢制御装置６に入力される速い動きも検出することができる。

【0075】

なお、以上の説明は、センサ１及び姿勢制御部材３をシート２のシートバック２２に内蔵する例を示したが、センサ１及び姿勢制御部材３はシート２のシートクッション２１、シートバック２２、及びヘッドレスト２３の何れか１つ以上に内蔵することができる。又、センサ１及び姿勢制御部材３をシート２に内蔵せず、例えば、シート２とは別体のシートカバーに内蔵し、シート２に配置してもよい。又、姿勢制御装置は、使用者の身体に押圧される受圧面を備えた支持部材を有するものであれば、シート以外（例えば、ベッド等）にも適用することができる。

【0076】

〈第１の実施の形態の変形例１〉
第１の実施の形態の変形例１では、センサが、基材の一方の面側又は他方の面側に実装された電子部品を有する例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例１において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

【0077】

図７は、第１の実施の形態の変形例１に係るセンサを例示する断面図であり、図４に対応する断面を示している。図７を参照するに、センサ１Ａは、基材１０の下面１０ｂに電子部品２００が実装された点が、センサ１（図３及び図４参照）と相違する。

【0078】

電子部品２００は、例えば、図５に示すアナログフロントエンド部５１をＩＣ化して外部通信機能（例えば、Ｉ^２Ｃ等のシリアル通信機能）を持たせたものである。すなわち、電子部品２００は、例えば、入力信号選択スイッチ、ブリッジ回路、増幅器、Ａ／Ｄ変換回路、外部通信機能等を備えたＩＣであり、抵抗部３１及び３２の１対の電極間の抵抗値を電圧に変換してデジタル信号として出力することができる。電子部品２００は、温度補償回路を備えていてもよい。電子部品２００は、外部通信機能により制御手段５の信号処理部５２と情報の送受信を行うことができる。

【0079】

電子部品２００は、例えば、基材１０の下面１０ｂに形成されたパッドにフリップチップ実装することができる。或いは、電子部品２００は、基材１０の下面１０ｂにダイアタッチフィルム等の接着層を介して搭載され、基材１０の下面１０ｂに形成されたパッドにワイヤボンディングされてもよい。又、電子部品２００と共に、コンデンサ等の受動部品が搭載されてもよい。

【0080】

電子部品２００は、図示しない配線パターンや貫通配線（スルーホール）を介して、全ての端子部４１及び４２と接続されている。又、電子部品２００は、センサ１Ａの外部から電源供給可能に構成されている。

【0081】

抵抗部３１及び端子部４１を被覆するように基材１０の上面１０ａにカバー層（絶縁樹脂層）を設けても構わない。又、抵抗部３２、端子部４２、及び電子部品２００を被覆するように基材１０の下面１０ｂにカバー層（絶縁樹脂層）を設けても構わない。カバー層を設けることで、抵抗部３１及び３２、端子部４１及び４２、並びに電子部品２００に機械的な損傷等が生じることを防止できる。又、カバー層を設けることで、抵抗部３１及び３２、端子部４１及び４２、並びに電子部品２００を湿気等から保護することができる。

【0082】

このように、センサ１Ａでは、基材１０に電子部品２００が実装されているため、配線パターンや貫通配線（スルーホール）を介して、端子部４１及び４２と電子部品２００とを短距離で接続可能である。そのため、小型のセンサ１Ａを実現できる。この構造は、特に、抵抗体と電子部品とをリード線を用いてはんだ等で接続することが困難な小型のセンサに有効である。

【0083】

又、端子部４１及び４２から電子部品２００までの距離を短くすることにより、ノイズ耐性を向上することができる。

【0084】

なお、図７では、基材１０の下面１０ｂに電子部品２００を実装する例を示したが、基材１０の上面１０ａに電子部品２００を実装してもよい。又、電子部品２００は、アナログフロントエンド部５１の機能を有するＩＣには限定されず、例えば、アナログフロントエンド部５１及び信号処理部５２の機能を有するＩＣとしてもよい。

【0085】

すなわち、制御手段５の一部又は全部がセンサ１Ａと一体化されてもよい。ここで、センサ１Ａと一体化するとは、制御手段５に使用される基材や電子部品の一部又は全部と、センサ１Ａに使用される基材や電子部品の一部又は全部とが兼用されることを含む。

【0086】

〈第１の実施の形態の変形例２〉
第１の実施の形態の変形例２では、センサの抵抗部をジグザグパターンにする例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例２において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

【0087】

図８は、第１の実施の形態の変形例２に係るセンサを例示する平面図であり、図３に対応する平面を示している。なお、センサ１Ｂと姿勢制御部材３との位置関係を示すため、図８では、便宜上、姿勢制御部材３を図示している。図８を参照するに、センサ１Ｂは、抵抗体３０が抵抗体３０Ｂに置換された点が、センサ１（図３及び図４参照）と相違する。

【0088】

抵抗体３０Ｂは、抵抗部３１Ｂ及び３２Ｂを含んでいる。抵抗部３１Ｂは、１対の端子部４１の間に形成されたジグザグのパターンである。又、抵抗部３２Ｂは、１対の端子部４２の間に形成されたジグザグのパターンである。抵抗部３１Ｂ及び３２Ｂの材料や厚さは、例えば、抵抗部３１及び３２の材料や厚さと同様とすることができる。

【0089】

このように、抵抗部３１Ｂ及び３２Ｂをジグザグパターンにすることで、直線状のパターンにした場合と比べて、１対の端子部４１間の抵抗値及び１対の端子部４２間の抵抗値を高くできる。その結果、押圧された際の１対の端子部４１間の抵抗値の変化量及び１対の端子部４２間の抵抗値の変化量が大きくなる。そのため、センサ１Ｂを押圧している姿勢制御部材３を更に高い確実性で特定すると共に、姿勢制御部材３がセンサ１Ｂを押圧する力の大きさを更に高感度で検出することができる。

【0090】

又、１対の端子部４１間の抵抗値及び１対の端子部４２間の抵抗値を高くできるため、センサ１Ｂを低消費電力化することが可能である。

【0091】

〈第１の実施の形態の変形例３〉
第１の実施の形態の変形例３では、第１の実施の形態とは構造の異なるセンサを用いる例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例３において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある
図９は、第１の実施の形態の変形例３に係る姿勢制御装置のセンサを例示する平面図である。図１０は、第１の実施の形態の変形例３に係る姿勢制御装置のセンサを例示する断面図であり、図９のＣ－Ｃ線に沿う断面を示している。なお、センサ１Ｃと姿勢制御部材３との位置関係を示すため、図９及び図１０では、便宜上、姿勢制御部材３を図示している。

【0092】

図９及び図１０を参照するに、センサ１Ｃは、各々の姿勢制御部材３に対して割り当てられた個別センサ５０の集合体である。従って、センサ１Ｃは、姿勢制御部材３の個数分の個別センサ５０を有している。

【0093】

個別センサ５０は、各々の個別センサ５０に共通の基材１０と、各々の個別センサ５０毎に設けられた抵抗体３０Ｃ及び端子部４１とを有している。抵抗体３０Ｃは、１対の端子部４１の間に形成されたジグザグのパターンである。抵抗体３０Ｃ及び端子部４１は、基材１０の上面１０ａに直接形成されてもよいし、基材１０の上面１０ａに他の層を介して形成されてもよい。なお、図９では、便宜上、抵抗体３０Ｃを梨地模様で示している。抵抗体３０Ｃの材料や厚さは、例えば、抵抗部３１及び３２の材料や厚さと同様とすることができる。

【0094】

姿勢制御部材３は、個別センサ５０と平面視で重複する位置に配置されている。従って、使用者の身体から受けた押圧力が姿勢制御部材３を介して個別センサ５０に伝達され、押圧された姿勢制御部材３と平面視で重複する位置にある抵抗体３０Ｃが押圧される。これにより、押圧された抵抗体３０Ｃの１対の端子部４１間の抵抗値が押圧力の大きさに応じて連続的に変化する。その結果、個別センサ５０を押圧している姿勢制御部材３を特定することができる。又、抵抗体３０Ｃの抵抗値に基づいて、姿勢制御部材３が個別センサ５０を押圧する力の大きさを検出することができる。このように、姿勢制御部材３毎に個別センサ５０を配置しても構わない。

【0095】

以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

【0096】

例えば、センサ１では、絶縁層である基材１０の上面１０ａに抵抗部３１を設け、下面１０ｂに抵抗部３２を設ける例を示したが、絶縁層の一方の側に抵抗部３２を設け、他方の側に抵抗部３２を設ける構造であれば、これには限定されない。例えば、基材１０の上面１０ａに抵抗部３１を設け、基材１０の上面１０ａに抵抗部３１を被覆する絶縁層を設け、絶縁層上に抵抗部３２を設けてもよい。又、抵抗部３１を設けた第１基材と、抵抗部３２を設けた第２基材を作製し、抵抗部３１と抵抗部３２を内側に向けて、絶縁層を挟んで抵抗部３１を設けた第１基材と抵抗部３２を設けた第２基材を貼り合わせてもよい。又、抵抗部３１を設けた第１基材と、抵抗部３２を設けた第２基材を作製し、抵抗部３１を設けた第１基材と抵抗部３２を設けた第２基材を同一方向に積層してもよい。センサ１Ａ及び１Ｂについても同様である。

【0097】

又、姿勢制御装置６において、細長状の姿勢制御部材３を、抵抗部３１と抵抗部３２のうち受圧面２２ａに近い抵抗部に沿って設けてもよい。この場合、受圧面２２ａに近い抵抗部ごとに１つの細長状の姿勢制御部材３を設けることで、受圧面２２ａに近い抵抗部のみが押圧された場合でも、押圧された姿勢制御部材３を特定できる。

【符号の説明】

【0098】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ センサ、２ シート、３ 姿勢制御部材、４ 駆動手段、５ 制御手段、６ 姿勢制御装置、１０ 基材、１０ａ 基材の上面、１０ｂ 基材の下面、２１ シートクッション、２２ シートバック、２２ａ 受圧面、２３ ヘッドレスト、３０、３０Ｂ、３０Ｃ 抵抗体、３１、３１Ｂ、３２、３２Ｂ 抵抗部、４１、４２ 端子部、５０ 個別センサ、５１ アナログフロントエンド部、５２ 信号処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】