特許 7456333 変形センサ

(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】2024-03-18

(45)【発行日】2024-03-27

(54)【発明の名称】変形センサ

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/00 20060101AFI20240319BHJP

   G01B 7/16 20060101ALI20240319BHJP

   A47C 31/12 20060101ALI20240319BHJP

【ＦＩ】

G01B7/00 103R

G01B7/16 R

A47C31/12

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020149151

(22)【出願日】2020-09-04

(65)【公開番号】P2022043712

(43)【公開日】2022-03-16

【審査請求日】2023-03-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木佐貫 義勝

(72)【発明者】

【氏名】村岸 裕治

(72)【発明者】

【氏名】服部 義和

【審査官】櫻井 仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－０８９５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７５８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００８５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２７４２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２４０４７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ ７／００ー ７／３４

Ｇ０１Ｂ ２１／００－２１／３２

Ａ４７Ｃ ２７／００－２７／２２

Ａ４７Ｃ ３１／００－３１／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導電性弾性体が複数方向に配設された複数の外圧計測部と、
前記導電性弾性体に沿って移動可能である移動接点端子の内側に位置する電圧計測端子を用いて、所定位置間の前記導電性弾性体の電気抵抗値を計測する電気抵抗計測部と、
前記電気抵抗計測部が計測した前記電気抵抗値を用いて前記外圧計測部の所定の位置の三次元座標値を演算する演算部と、
を備える、変形センサ。

【請求項2】

前記演算部からの指示に基づいて電圧を印加する前記導電性弾性体を順次選択する選択部をさらに備える、請求項１に記載の変形センサ。

【請求項3】

前記移動接点端子は円環状の導電体を有する、請求項１または２に記載の変形センサ。

【請求項4】

前記外圧計測部は、
前記導電性弾性体の一端に設けられ、前記導電性弾性体に電圧を印加する電圧印加端子と、
前記導電性弾性体の、前記電圧印加端子が設けられる端と反対の端に設けられ、電圧を計測する電圧計測端子と、
を備え、
前記演算部は、前記電圧計測端子の三次元座標値を演算する、請求項１～３のいずれか１項に記載の変形センサ。

【請求項5】

前記導電性弾性体は、前記電圧計測端子から複数方向に配設されている、請求項４に記載の変形センサ。

【請求項6】

隣接する前記外圧計測部において、１つの前記電圧印加端子を共通して利用する、請求項４又は５に記載の変形センサ。

【請求項7】

前記外圧計測部の配置位置に応じて前記導電性弾性体の配設数を変化させる、請求項１～６のいずれか１項に記載の変形センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、変形センサに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、椅子使用者の座位姿勢を立体的に推定することが可能な座位姿勢モニタリングシステムの提供を目的として、椅子の座面及び背面に作用する圧力の分布を検出し、電気信号に変換して出力する圧力分布センサと、圧力分布センサからの情報に基づいて椅子使用者の座位姿勢を推定する姿勢推定装置が開示されている。

【0003】

同様に、特許文献２には、自動車のシート又はベッド等の大面積の表面に作用する垂直荷重又はせん断荷重の分布を測定するためのセンサシステムを構築する技術が開示されている。特許文献３及び特許文献４等で開示されていた技術では、所定のピッチで検出対象物の表面に多数個のセンサを配列する必要があったために、コストが高くなり、配線数が増加する課題があった。また特許文献３及び特許文献４等で開示されていた技術では、センサの配列密度によって荷重の検出分解能が制約を受け、検出分解能を高めることが困難という課題があった。特許文献２で開示された技術では、これらの課題を解決するための開示がなされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１０２８６１号公報

【文献】特開２０１５－１６９５３２号公報

【文献】特開２０１３－７９８３１号公報

【文献】特開２０１３－２１０３６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

シート又はベッドのような、人が座ったり寝たりする用途のある物体においては、垂直荷重及びせん断荷重の計測が、座り心地又は寝心地などの特性を評価する上で重要となる。一方、クッションに荷重が作用すると座面などが変形する。座面の変形によって座面に作用する荷重の方向が変化することから、座面の変形状態は、シート又はベッドの特性に大きく影響する。従って、座り心地又は寝心地などの特性を評価する際には、荷重のみならず変形の計測も必要とされている。また、荷重を計測するためのセンサを座面等に配設した場合、センサの剛性（曲げ剛性）がクッション材の剛性と異なることから、特性計測の際に本来の特性と異なる特性となってしまう。

【0006】

以上から、従来技術においては、特性に大きく影響する変形が計測されていないことに加え、クッション材の特性と異なる特性の部材の配設に伴い、シート又はベッドの適正な特性評価が困難になるという問題があった。

【0007】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、荷重により生じる変形を計測することで、シート又はベッドのような人が座ったり寝たりする用途のある物体に対して適正な特性評価を行うことが可能な変形センサ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】

【0008】

本発明の第１態様に係る変形センサは、導電性弾性体が複数方向に配設された複数の外圧計測部と、前記導電性弾性体に沿って移動可能であり、所定位置間の前記導電性弾性体の電気抵抗値を計測する電気抵抗計測部と、前記電気抵抗計測部が計測した前記電気抵抗値を用いて前記外圧計測部の所定の位置の三次元座標値を演算する演算部と、を備える。

【0009】

本発明の第１態様によれば、導電性弾性体の電気抵抗値に基づいて外圧計測部の所定の位置の三次元座標値を演算することで、シート又はベッドのような人が座ったり寝たりする用途のある物体に対して適正な特性評価を行うことが可能となる。

【0010】

本発明の第２態様に係る変形センサは、第１態様に係る変形センサであって、前記演算部からの指示に基づいて電圧を印加する前記導電性弾性体を順次選択する選択部をさらに備える。

【0011】

本発明の第２態様によれば、外圧計測部に対する演算箇所を変更しながら特性評価を行うことが可能となる。

【0012】

本発明の第３態様に係る変形センサは、第１態様又は第２態様に係る変形センサであって、前記電気抵抗計測部は円環状の導電体である。

【0013】

本発明の第３態様によれば、電気抵抗計測部が円環状であることで荷重方向に応じて電気抵抗計測部が移動でき、導電性弾性体の電気抵抗値を適切に計測することが可能となる。

【0014】

本発明の第４態様に係る変形センサは、第１態様～第３態様のいずれかに係る変形センサであって、前記外圧計測部は、前記導電性弾性体の一端に設けられ、前記導電性弾性体に電圧を印加する電圧印加端子と、前記導電性弾性体の、前記電圧印加端子が設けられる端と反対の端に設けられ、電圧を計測する電圧計測端子と、を備え、前記演算部は、前記電圧計測端子の三次元座標値を演算する。

【0015】

本発明の第４態様によれば、電圧印加端子と電圧計測端子との間の距離に応じて導電性弾性体の電気抵抗値を計測することで、シート又はベッドのような人が座ったり寝たりする用途のある物体に対して適正な特性評価を行うことが可能となる。

【0016】

本発明の第５態様に係る変形センサは、第４態様に係る変形センサであって、前記導電性弾性体は、前記電圧計測端子から複数方向に配設されている。

【0017】

本発明の第５態様によれば、導電性弾性体は、電圧計測端子から複数方向に配設されていることで、センサ剛性をシート又はベッド等の物体のクッション剛性に類似したものとすることができる。

【0018】

本発明の第６態様に係る変形センサは、第４態様又は第５態様に係る変形センサであって、隣接する前記外圧計測部において、１つの前記電圧印加端子を共通して利用する。

【0019】

本発明の第６態様によれば、隣接する外圧計測部において、１つの電圧印加端子を共通して利用することで、共通して利用しない場合と比べて配線の数を減少させることができる。

【0020】

本発明の第７態様に係る変形センサは、第１態様～第６態様のいずれかに係る変形センサであって、前記外圧計測部の配置位置に応じて前記導電性弾性体の配設数を変化させる。

【0021】

本発明の第７態様によれば、全面で導電性弾性体の配設方向を増やす場合に比べて、信号線の配線の数を減らしつつ、計測精度を上げることができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、荷重により生じる変形を計測することで、シート又はベッドのような人が座ったり寝たりする用途のある物体に対して適正な特性評価を行うことが可能な変形センサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本実施形態に係る変形センサの概略構成を示す図である。

【図2】導電性弾性体の長さと電気抵抗値との関係の一例をグラフで示した図である。

【図3】移動接点端子の中心を原点とした導電性の円環が設置されている例を示した図である。

【図4】変形センサに対する外力の作用に応じて移動接点端子が移動する様子を示す断面図である。

【図5】変形センサの変形例について説明する図である。

【図6】電圧印加端子に接続する信号線の共通化を説明する図である。

【図7】導電性弾性体の配設方向が４方向の場合の信号線の共通化の一例を示す図である。

【図8】導電性弾性体の配設方向が６方向の場合の信号線の共通化の一例を示す図である。

【図9】導電性弾性体の配設方向が８方向の場合の信号線の共通化の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与している。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

【0025】

図１は、本実施形態に係る変形センサの概略構成を示す図である。図１に示した変形センサ１は、電圧印加端子１１、電圧計測端子１２、導電性弾性体１３からなる複数の外圧計測部１０と、電圧計測端子１２と同心で配設される移動接点端子１４と、電圧印加端子１１及び電圧計測端子１２と電気的に接続される接点切り替え器２０と、入出力端子によって接点切り替え器２０と電気的に接続される信号処理装置３０と、を備える。

【0026】

図１に示した構成では、１つの外圧計測部１０は、４つの電圧印加端子１１、１つの電圧計測端子１２、及び電圧印加端子１１の各々と電圧計測端子１２とを電気的に接続する４本の導電性弾性体１３からなる。従って、変形センサ１の大きさは、外圧計測部１０の数に応じて変更可能である。

【0027】

電圧印加端子１１は、信号処理装置３０から電圧が印加される端子である。信号処理装置３０から電圧が印加される電圧印加端子１１は、接点切り替え器２０によって切り替えられる。従って、接点切り替え器２０は本発明の選択部の一例である。

【0028】

電圧計測端子１２は、電圧印加端子１１に印加され、導電性弾性体１３で降下した電圧を計測する。電圧計測端子１２が計測する電圧は移動接点端子１４の位置によって変化する。

【0029】

導電性弾性体１３は、柔軟性と伸縮性とを有する薄板状のセンサベースに位置固定で配設されている。センサベースの伸縮性などの機械特性は、測定対象であるシート又はベッドなどの部材などと類似したものとする。なお、センサベースが平板状の形状を維持するために、導電性弾性体１３は、初期張力を小さくして配設されている。また、測定対象であるシート又はベッドなどの表面部材などに計測目的などに応じて、直接センサを配設することも可能である。なお、電圧印加端子１１及び電圧計測端子１２もセンサベースに位置を固定して接続されている。

【0030】

図２は、導電性弾性体１３の長さ［ｍ］と電気抵抗値［Ω］との関係の一例をグラフで示した図である。図２に示したように、導電性弾性体１３の長さが伸びるほど電気抵抗値は増加し、その電気抵抗値は２次関数的に増加する。すなわち、電圧降下量が分かれば、電圧降下量に基づいて電気抵抗値が分かり、電気抵抗値が分かればその時の導電性弾性体１３の長さが分かる。

【0031】

移動接点端子１４は、変形センサ１に外力が作用していない初期状態においては、電圧計測端子と同心である。変形センサ１に外力が作用すると、移動接点端子１４は、外力の方向に自由に移動し、外力の作用が無くなると、再び、電圧計測端子１２と同心の位置に移動する。電圧計測端子１２と同心の位置への移動は、例えば、電圧計測端子１２と移動接点端子１４とを導電性弾性体１３で接続し、その弾性力などで行うことができる。

【0032】

移動接点端子１４には、移動接点端子１４の中心を原点とした導電性の円環が設置されており、円環は導電性弾性体１３と接触して電気回路を形成している。なお、移動方向が決まっていれば、移動接点端子１４の形状は円環状でなくても良い。

【0033】

図３は、移動接点端子１４の中心を原点とした導電性の円環が設置されている例を示した図である。図３の例では、移動接点端子１４の内側に円環１６が設置されている。円環１６は、４本の導電性弾性体１３と接している。また、円環１６は、図３に示すように、電圧計測端子１２とも導電性弾性体１３で接続されている。

【0034】

信号処理装置３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリ及びストレージを備える。信号処理装置３０は、電圧計測端子１２から送られる電圧値を用いて、電圧印加端子１１と電圧計測端子１２との間の電気抵抗値を計測する。従って、信号処理装置３０は本発明の電気抵抗計測部の一例である。

【0035】

また、信号処理装置３０は、電圧印加端子１１と電圧計測端子１２との間の電気抵抗値を用いて、電圧計測端子１２の三次元座標値を演算する。従って、信号処理装置３０は本発明の演算部の一例である。信号処理装置３０は、電圧計測端子１２の三次元座標値を演算することで、変形センサ１の特性を導出することができる。信号処理装置３０の入出力端子としては、アナログ信号入出力端子又はディジタル信号入出力端子などの端子がある。なお、ディジタル信号出力端子は、切り替え信号として接点切り替え器２０に接続されている。

【0036】

信号処理装置３０は、ＣＰＵが、図示しないメモリ又はストレージから、変形センサ１の特性を評価する特性評価プログラムを読み出して実行することで、変形センサ１の特性を評価する。信号処理装置３０は、本発明の演算部の一例として機能する。

【0037】

続いて、信号処理装置３０による、変形センサ１の特性評価方法を説明する。

【0038】

図１に示した変形センサ１では、信号処理装置３０は、接点切り替え器２０にディジタル信号を送り、Ｐ１で示した電圧印加端子１１に電圧Ｅを印加する。また、ｓｉｇ１で示した電圧計測端子１２は、接点切り替え器２０を介して、信号処理装置３０のアナログ入力端子と接続されている。ここで、接点切り替え器２０によって、図１のＰ２、Ｐ３及びＰ４で示した電圧印加端子１１を開放状態とする。

【0039】

接点切り替え器２０によって、図１のＰ２、Ｐ３及びＰ４で示した電圧印加端子１１が開放状態となると、ｓｉｇ１で示した電圧計測端子１２には、印加電圧Ｅと導電性弾性体１３の長さとに応じた電気抵抗値によって決まる電圧ｅ１が生じる。電圧ｅ１は、導電性弾性体１３に対する円環１６の接触位置に対応することから、移動接点端子１４の導電性弾性体１３に対する位置、すなわち、Ｐ１で示した電圧印加端子１１からの距離ｓ１が得られる。

【0040】

同様に、信号処理装置３０は、Ｐ２で示した電圧印加端子１１に電圧を印加した場合とＰ３及びＰ４で示した電圧印加端子１１に電圧を印加した際のｅ２、ｅ３及びｅ４を計測することによって、移動接点端子１４に沿って移動する電圧計測端子１２の、電圧印加端子１１からの距離ｓ２、ｓ３及びｓ４を求めることができる。他の外圧計測部１０についても同様に、信号処理装置３０は、接点切り替え器２０を制御して、電圧印加端子１１の各々に電圧を印加して移動接点端子１４の電圧印加端子１１からの距離を求めることができる。

【0041】

図４は、変形センサ１に対する外力の作用に応じて移動接点端子１４が移動する様子を示す断面図である。距離ｓは、図４に示すように、移動接点端子１４が垂直荷重又はせん断荷重などの外力によって移動することに応じて変化する。

【0042】

図４（ａ）は、変形センサ１に荷重外力が作用していない場合を示している。変形センサ１に荷重外力が作用していない場合は、電圧印加端子１１と電圧計測端子１２との距離ｓ１、ｓ３は同じである。

【0043】

図４（ｂ）は、変形センサ１に垂直荷重外力が作用している場合を示している。変形センサ１に垂直荷重外力が作用すると、電圧印加端子１１と電圧計測端子１２との距離ｓ１’、ｓ３’は、変形センサ１に荷重外力が作用していない場合の距離ｓ１、ｓ３よりそれぞれ同じだけ長くなるが、伸長による導電性弾性体１３の電気抵抗変化率［Ω／ｍ］を基に電気抵抗を計測することによって距離ｓ１’とｓ３’とが得られる。

【0044】

図４（ｃ）は、変形センサ１に斜め荷重外力が作用している場合を示している。変形センサ１に斜め荷重外力が作用すると、電圧印加端子１１と電圧計測端子１２との距離ｓ１’’とｓ３’’の長さはそれぞれ異なる。しかし、導電性弾性体１３の抵抗変化から、電圧印加端子１１と電圧計測端子１２との距離ｓ１’’とｓ３’’とを得ることができる。図１において、Ｐ１、Ｐ２及びＰ４で示した電圧印加端子１１の三次元座標値が既知であるとすると、信号処理装置３０は、距離ｓ１、ｓ２及びｓ４の値などから、三角測量の原理などを用いて、電圧計測端子１２の三次元座標値を算出できる。信号処理装置３０は、同様の処理を随時繰り返すことによって、電圧印加端子１１及び電圧計測端子１２の三次元座標値を求めることができる。

【0045】

本実施形態に係る変形センサ１は、電圧印加端子１１及び電圧計測端子１２の三次元座標値を信号処理装置３０で求めることにより、垂直荷重又はせん断荷重などの外力が作用した際の外力の作用方向に加えて、荷重の大きさを計測することが可能となる。従って、本実施形態に係る変形センサ１は、シート又はベッドのような人が座ったり寝たりする用途のある物体に対して、高精度な特性評価が可能となる。

【0046】

また、本実施形態に係る変形センサ１は、導電性弾性体１３をセンサとして用いることから、センサ剛性をシート又はベッド等の物体のクッション剛性に類似したものとすることができる。従って、本実施形態に係る変形センサ１は、シート又はベッド等の物体の本来の特性を損なうことなく特性の評価が行える。

【0047】

図１に示した変形センサ１は、４方向に導電性弾性体１３を配設する構成を有していたが、本発明は係る例に限定されるものではない。導電性弾性体１３の配設方向を４方向より多くしてもよい。

【0048】

図５は、変形センサ１の変形例について説明する図である。図５の（ａ）は、図１に示した変形センサ１のように、導電性弾性体１３の配設方向を４方向とした場合を示している。図５の（ｂ）は、導電性弾性体１３の配設方向を６方向とした場合を示している。図５の（ｃ）は、導電性弾性体１３の配設方向を８方向とした場合を示している。

【0049】

図５の（ｂ）及び（ｃ）に示すように配設方法を変更して、導電性弾性体１３の配設方向を４方向より多くすることが可能である。しかしながら、導電性弾性体１３の配設方向を多くした場合には、電圧印加端子１１及び電圧計測端子１２と接続される信号線の数が増え、センサ剛性が高くなったり、計測時間が長くなったりする。しかし、導電性弾性体１３の配設方向は、荷重外力の作用方向の分解能に相当することから、出来るだけ多方向であることが望ましい。

【0050】

そこで、本実施形態に係る変形センサ１は、外圧計測部１０が複数配置される際には、電圧印加端子１１に接続する信号線を共通化してもよい。

【0051】

図６は、電圧印加端子１１に接続する信号線の共通化を説明する図である。図６に示したように、隣接する外圧計測部１０同士で電圧印加端子１１に接続する信号線を共通化することで、信号線を削減することができる。

【0052】

図７は、導電性弾性体１３の配設方向が４方向の場合の信号線の共通化の一例を示す図である。図８は、導電性弾性体１３の配設方向が６方向の場合の信号線の共通化の一例を示す図である。図９は、導電性弾性体１３の配設方向が８方向の場合の信号線の共通化の一例を示す図である。図７～図９中に、電圧印加端子１１を共通化した際に省略可能な端子を示す。なお、基本構成数は、変形センサ１の計測面積が概ね同程度となる数にした。

【0053】

導電性弾性体１３の配設方向が４方向の場合は、電圧印加端子１１の総数が４８個（４本×１２個の外圧計測部１０）であり、隣接する外圧計測部１０の電圧印加端子１１を共通化することによって、２８個の電圧印加端子１１を削減できる。電圧印加端子１１の総数を４８個から２８個に削減できることから、削減率は１００×２８／４８＝５８．３％である。信号線の総数は、電圧印加端子１１への信号線（以下「電圧印加線」とも称する）２０本と電圧計測端子１２への信号線（以下「電圧計測線」とも称する）１２本との、計３２本となる。

【0054】

導電性弾性体１３の配設方向が６方向の場合は、電圧印加端子１１の総数が６０個（６本×１０個の外圧計測部１０）であり、隣接する外圧計測部１０の電圧印加端子１１を共通化することによって、２８個の電圧印加端子を削減できる。削減率は１００×２８／６０＝４６．７％である。信号線の総数は、電圧印加線３２本と電圧計測線１０本との計４２本となる。

【0055】

導電性弾性体１３の配設方向が８方向の場合は、電圧印加端子１１の総数が９６個（８本×１２個の外圧計測部１０）であり、隣接する外圧計測部１０の電圧印加端子１１を共通化することによって、３４個の電圧印加端子１１を削減できる。削減率は１００×３４／９６＝３５．４％である。信号線の総数は、電圧印加線６２本と電圧計測線１２本との計７４本となる。

【0056】

以上から、電圧印加端子１１の削減率は、４方向が最も高く、８方向が最も低いという結果となった。一方、電圧計測線の総数は、４方向及び８方向が１２本で、６方向が１０本であることから、４方向及び８方向の計測点の数は６方向より多い。また、電圧印加線と電圧計測線との総数は、導電性弾性体１３の配設方向が４方向では３２本、６方向では４２本、８方向では７４本で、導電性弾性体１３の配設方向が４方向の場合が最も少ないという結果となった。

【0057】

導電性弾性体１３の配設方向及び数は、測定対象に作用する荷重外力に応じて決めることができる。

【0058】

本実施形態に係る変形センサ１は、接点切り替え器２０を用いて電圧印加端子１１を順次選択して電圧印加することを特徴とすることから、上記のような諸因子を考慮して、信号線の削減及び変形センサ１の剛性を変更できる。

【0059】

本実施形態に係る変形センサ１は、シート又はベッド等の物体の表面に設けられ、垂直荷重又はせん断荷重が作用すると、伸長する部位又は収縮する部位が生じてクッション変形する。このため、導電性弾性体１３を配設する際には、伸長又は収縮を考慮して初期長さ（所定張力）を設定する必要がある。

【0060】

本実施形態に係る変形センサ１は、クッション変形時に電圧計測端子１２が導電性弾性体１３に沿って移動することによって、電気抵抗の計測を行うことから、所定張力を与えることなく導電性弾性体１３を配設できる。これにより、所定張力のために変形センサ１に高剛性の部位を設ける必要が無くなり、変形センサ１を構成する上での制約が小さくなる。

【0061】

シート又はベッドが変形する際には、端部を位置固定して配設した導電性弾性体では、その変形に伴う体積変化によって電気抵抗が変化する。一方、導電性弾性体の電気抵抗は、長さによっても変化する。従って、本実施形態に係る変形センサ１は、シート又はベッドが変形する際の導電性弾性体の電気抵抗の変化の計測を、計測点を固定した体積変化ではなく、変形に応じて移動する計測点で行う。電気抵抗の変化を変形に応じて移動する計測点で電気抵抗の変化の計測を行うことにより、本実施形態に係る変形センサ１は、導電性弾性体１３に所定張力を与えるための高剛性部位を設ける必要がなくなる。

【0062】

この結果、本実施形態に係る変形センサ１は、センサ剛性をシート又はベッドのクッション剛性に類似したものとすることができ、シート又はベッドの本来の特性を損なうことなく特性評価が行える。

【0063】

また、シート又はベッドのような、人が座ったり寝たりする用途のある物体においては、垂直荷重又はせん断荷重によるクッションの変形が特性に大きく影響する。本実施形態に係る変形センサ１は、シート又はベッド本来の特性を損なうことなく、変形と荷重を同時に計測することが可能となる。

【0064】

また、本実施形態に係る変形センサ１は、導電性弾性体１３に所定張力を与えるための高剛性部位を設ける必要がなくなることで、センサの構成品が少なくなる。本実施形態に係る変形センサ１は、センサの構成品が少なくなることなどから、クッション剛性への影響が更に小さく、シート又はベッドのような物体の本来の特性を損なうことが無い。加えて、本実施形態に係る変形センサ１は、複数方向に配設した導電性弾性体１３の電気抵抗変化が、荷重変化にも対応していることから、変形と同時に垂直荷重とせん断荷重を得ることができる。

【0065】

本実施形態に係る変形センサ１は、場所に応じて、１つの外圧計測部１０における導電性弾性体１３の配設数を変化させてもよい。例えば、外力がより掛かりやすい場所についてのみ、導電性弾性体１３の配設方向を増やしてもよい。変形センサ１の中央部分に外力がより掛かりやすければ、導電性弾性体１３の配設方向を、４方向ではなく、６方向又は８方向等としてもよい。中央部分の外力がより掛かりやすい場所についてのみ導電性弾性体１３の配設方向を増やすことで、変形センサ１の全面で導電性弾性体１３の配設方向を増やす場合に比べて、信号線の配線の数を減らしつつ、計測精度を上げることができる。

【0066】

なお、上記各実施形態でＣＰＵがソフトウェア（プログラム）を読み込んで実行した特性評価処理を、ＣＰＵ以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、及びＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、特性評価処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。

【0067】

また、上記各実施形態では、特性評価処理のプログラムがＲＯＭまたはストレージに予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、これに限定されない。プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ等の非一時的（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。

【符号の説明】

【0068】

１ 変形センサ
１０ 外圧計測部
１１ 電圧印加端子
１２ 電圧計測端子
１３ 導電性弾性体
１４ 移動接点端子
１６ 円環
１７ センサベース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】