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(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】2024-12-10
(45)【発行日】2024-12-18
(54)【発明の名称】人体検出装置、ベッド装置及び人体検出システム
(51)【国際特許分類】
G01L 1/16 20060101AFI20241211BHJP
A61B 5/11 20060101ALI20241211BHJP
A61G 7/043 20060101ALI20241211BHJP
G01L 5/00 20060101ALI20241211BHJP
H10N 30/30 20230101ALI20241211BHJP
H10N 30/60 20230101ALI20241211BHJP
H10N 30/857 20230101ALI20241211BHJP
【ＦＩ】
G01L1/16 Z
A61B5/11 100
A61G7/043
G01L5/00 101Z
H10N30/30
H10N30/60
H10N30/857
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020119551
(22)【出願日】2020-07-10
(65)【公開番号】P2022016198
(43)【公開日】2022-01-21
【審査請求日】2023-05-01
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000005887
【氏名又は名称】三井化学株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】515225415
【氏名又は名称】株式会社Ｚ－Ｗｏｒｋｓ
(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】吉田 光伸
(72)【発明者】
【氏名】佐伯 僚介
【審査官】公文代 康祐
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－０６１３３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２０／０５９５７３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許第０５４１０２９７（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｌ １／１６
Ｇ０１Ｌ ５／００
Ｈ１０Ｎ ３０／３０
Ｈ１０Ｎ ３０／６０
Ｈ１０Ｎ ３０／８５７
Ａ６１Ｇ ７／０４３
Ａ６１Ｂ ５／１１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
人体から受ける圧力の方向と交差する基準面に沿って軸方向が設けられ、かつ径方向に加えられた圧力を検出するライン状の圧電基材と、前記圧電基材を支持するように前記基準面に対して設けられ、かつ前記軸方向から見た断面は前記基準面側の幅よりも前記圧電基材側の幅が狭くなるように形成されている緩衝体と、を備え、
前記緩衝体は、前記軸方向側の端部において前記軸方向外側に向かうにつれて前記基準面に向かう傾斜面を有し、
前記圧電基材は前記傾斜面に沿って貼り付けられており、
前記基準面側の幅広の緩衝部位及び前記圧電基材側の幅狭の緩衝部位がいずれも同一の素材で形成され、前記圧電基材が受ける圧力が上がるにつれて前記幅狭の緩衝部位から前記幅広の緩衝部位に前記素材が歪む範囲が広がる、人体検出装置。
【請求項2】
人体から受ける圧力の方向と交差する基準面に沿って軸方向が設けられ、かつ径方向に加えられた圧力を検出するライン状の圧電基材と、
前記圧電基材を支持するように前記基準面に対して設けられ、かつ前記軸方向から見た断面は前記基準面側の幅よりも前記圧電基材側の幅が狭くなるように形成されている緩衝体と、
前記基準面を構成すると共に、前記圧力を受ける保持板と、
前記圧電基材と、前記圧電基材で発生した出力信号を伝達する配線と、を接続する接続部と、
前記保持板に固定され、前記接続部を収容する金属管と、を備え、
前記金属管は、
一端に前記配線を固定する固定部と、他端に前記圧電基材を挿通可能とする挿通部と、を有し、
前記緩衝体は、前記基準面側の幅広の緩衝部位及び前記圧電基材側の幅狭の緩衝部位がいずれも同一の素材で形成され、前記圧電基材が受ける圧力が上がるにつれて前記幅狭の緩衝部位から前記幅広の緩衝部位に前記素材が歪む範囲が広がる、人体検出装置。
【請求項3】
前記圧電基材は、
長尺状の導体と、
前記導体に対して一方向に螺旋状に巻回された長尺状の圧電体と、を備え、
前記導体と前記圧電体との間の電位差から前記圧電体に入力された圧力を検知する請求項１又は請求項２に記載の人体検出装置。
【請求項4】
前記圧電体には、有機圧電材料が用いられている請求項３に記載の人体検出装置。
【請求項5】
前記圧電体は、光学活性を有するヘリカルキラル高分子（Ａ）である請求項４に記載の人体検出装置。
【請求項6】
前記ヘリカルキラル高分子（Ａ）は、ポリ乳酸である請求項５に記載の人体検出装置。
【請求項7】
前記緩衝体との間で前記圧電基材を挟み込むと共に、前記緩衝体の表面に貼り付けられた被覆部材を有する請求項１～６の何れか１項に記載の人体検出装置。
【請求項8】
前記緩衝体は、密度が０．０５～０．５ｋｇ／ｍ
３
で、かつＪＩＳ Ｋ７３１２に規定されたアスカーＣ型ゴム硬度が５～６０の範囲にある請求項１～７の何れか１項に記載の人体検出装置。
【請求項9】
請求項１～８の何れか１項に記載の人体検出装置を備えたベッド装置。
【請求項10】
請求項１～８の何れか１項に記載の人体検出装置を複数備え、
複数の前記人体検出装置は、前記基準面における複数の領域にそれぞれ設置され、
前記領域の各々に設置された各前記圧電基材の出力信号を検出可能とする検出部をさらに備える人体検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、人体検出装置、ベッド装置及び人体検出システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、病院や各種介護施設等に設置されるベッドとして、就床者である被介護者の在・不在や体調の変化を検出する感圧センサをベッドに設けることが考えられている。例えば、特許文献１には、圧電ケーブルを波型に配置してマットレスに組み込んで、圧電ケーブルにより就床者の人体を検知可能としたベッド装置が開示されている。また例えば、特許文献２には、ベッドの上面に長尺テープ状の圧電センサを幅方向にわたって配設し、この圧電センサによって就床者の人体を検知すると共に、就床者の血圧値や動脈硬化度を判定する生体モニタ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００５－３５１７８１号公報
【文献】特開平１０－２２９９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１のような圧電ケーブルや特許文献２のような圧電ラインをセンサとして適用した場合、体重が極めて軽い人がベッドに横たわるとセンサ感度が十分ではなく、在不在を誤検知したりする場合がある。そのため、体重が極めて軽い人でも検知する高感度な装置が求められている。
【0005】
本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、圧電性を有する材料を用いて人体を検知する場合に、人体を高感度で検知可能な人体検出装置、ベッド装置及び人体検出システム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】
【0006】
前記課題を達成するための具体的手段は、以下の通りである。
【0007】
＜１＞ 人体から受ける圧力の方向と交差する基準面に沿って軸方向が設けられ、かつ径方向に加えられた圧力を検出するライン状の圧電基材と、前記圧電基材を支持するように前記基準面に対して設けられ、かつ前記軸方向から見た断面は前記基準面側の幅よりも前記圧電基材側の幅が狭くなるように形成されている緩衝体と、を備え、前記緩衝体は、前記軸方向側の端部において前記軸方向外側に向かうにつれて前記基準面に向かう傾斜面を有し、前記圧電基材は前記傾斜面に沿って貼り付けられており、前記基準面側の幅広の緩衝部位及び前記圧電基材側の幅狭の緩衝部位がいずれも同一の素材で形成され、前記圧電基材が受ける圧力が上がるにつれて前記幅狭の緩衝部位から前記幅広の緩衝部位に前記素材が歪む範囲が広がる、人体検出装置。
＜２＞ 人体から受ける圧力の方向と交差する基準面に沿って軸方向が設けられ、かつ径方向に加えられた圧力を検出するライン状の圧電基材と、前記圧電基材を支持するように前記基準面に対して設けられ、かつ前記軸方向から見た断面は前記基準面側の幅よりも前記圧電基材側の幅が狭くなるように形成されている緩衝体と、前記基準面を構成すると共に、前記圧力を受ける保持板と、前記圧電基材と、前記圧電基材で発生した出力信号を伝達する配線と、を接続する接続部と、前記保持板に固定され、前記接続部を収容する金属管と、を備え、前記金属管は、一端に前記配線を固定する固定部と、他端に前記圧電基材を挿通可能とする挿通部と、を有し、前記緩衝体は、前記基準面側の幅広の緩衝部位及び前記圧電基材側の幅狭の緩衝部位がいずれも同一の素材で形成され、前記圧電基材が受ける圧力が上がるにつれて前記幅狭の緩衝部位から前記幅広の緩衝部位に前記素材が歪む範囲が広がる、人体検出装置。
＜３＞ 前記圧電基材は、長尺状の導体と、前記導体に対して一方向に螺旋状に巻回された長尺状の圧電体と、を備え、前記導体と前記圧電体との間の電位差から前記圧電体に入力された圧力を検知する＜１＞又は＜２＞に記載の人体検出装置。
＜２＞ 人体から受ける圧力の方向と交差する基準面に沿って軸方向が設けられ、かつ径方向に加えられた圧力を検出するライン状の圧電基材と、前記圧電基材を支持するように前記基準面に対して設けられ、かつ前記軸方向から見た断面は前記基準面側の幅よりも前記圧電基材側の幅が狭くなるように形成されている緩衝体と、前記基準面を構成すると共に、前記圧力を受ける保持板と、前記圧電基材と、前記圧電基材で発生した出力信号を伝達する配線と、を接続する接続部と、前記保持板に固定され、前記接続部を収容する金属管と、を備え、前記金属管は、一端に前記配線を固定する固定部と、他端に前記圧電基材を挿通可能とする挿通部と、を有し、前記緩衝体は、前記基準面側の幅広の緩衝部位及び前記圧電基材側の幅狭の緩衝部位がいずれも同一の素材で形成され、前記圧電基材が受ける圧力が上がるにつれて前記幅狭の緩衝部位から前記幅広の緩衝部位に前記素材が歪む範囲が広がる、人体検出装置。
＜３＞ 前記圧電基材は、長尺状の導体と、前記導体に対して一方向に螺旋状に巻回された長尺状の圧電体と、を備え、前記導体と前記圧電体との間の電位差から前記圧電体に入力された圧力を検知する＜１＞又は＜２＞に記載の人体検出装置。
【0008】
＜４＞ 前記圧電体には、有機圧電材料が用いられている＜３＞に記載の人体検出装置。
＜５＞ 前記圧電体は、光学活性を有するヘリカルキラル高分子（Ａ）である＜４＞に記載の人体検出装置。
＜６＞ 前記ヘリカルキラル高分子（Ａ）は、ポリ乳酸である＜５＞に記載の人体検出装置。
＜７＞ 前記緩衝体との間で前記圧電基材を挟み込むと共に、前記緩衝体の表面に貼り付けられた被覆部材を有する＜１＞～＜６＞の何れか１に記載の人体検出装置。
＜５＞ 前記圧電体は、光学活性を有するヘリカルキラル高分子（Ａ）である＜４＞に記載の人体検出装置。
＜６＞ 前記ヘリカルキラル高分子（Ａ）は、ポリ乳酸である＜５＞に記載の人体検出装置。
＜７＞ 前記緩衝体との間で前記圧電基材を挟み込むと共に、前記緩衝体の表面に貼り付けられた被覆部材を有する＜１＞～＜６＞の何れか１に記載の人体検出装置。
【0009】
＜８＞ 前記緩衝体は、密度が０．０５～０．５ｋｇ／ｍ３で、かつＪＩＳ Ｋ７３１２（アスカーＣ型法）に基づくゴム硬度が５～６０の範囲にある＜１＞～＜７＞の何れか１に記載の人体検出装置。
【0010】
＜９＞ ＜１＞～＜８＞の何れか１に記載の人体検出装置を備えたベッド装置。
＜１０＞ ＜１＞～＜８＞の何れか１に記載の人体検出装置を複数備え、複数の前記人体検出装置は、前記基準面における複数の領域にそれぞれ設置され、前記領域の各々に設置された各前記圧電基材の出力信号を検出可能とする検出部をさらに備える人体検出システム。
＜１０＞ ＜１＞～＜８＞の何れか１に記載の人体検出装置を複数備え、複数の前記人体検出装置は、前記基準面における複数の領域にそれぞれ設置され、前記領域の各々に設置された各前記圧電基材の出力信号を検出可能とする検出部をさらに備える人体検出システム。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、圧電性を有する材料を用いて人体を検知する場合に、人体を高感度で検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】第１の実施形態に係るベッド装置の分解斜視図である。
【図2】第１の実施形態に係るベッド装置が備える人体検出装置の平面図である。
【図3A】第１の実施形態の人体検出装置のセンサユニットの圧電基材に沿った断面図である。
【図4】第１の実施形態における圧電基材と同軸ケーブルとの接続部の断面図である。
【図5】第１の実施形態のベッド装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図6】解析用ＰＣにおけるＣＰＵの機能構成の例を示すブロック図である。
【図7】圧電基材の一態様を示す側面図である。
【図9】圧電基材の他の態様を示す側面図である。
【図10A】第１の実施形態の変形例１に係る人体検出装置のセンサユニットの断面図である。
【図10B】第１の実施形態の変形例２に係る人体検出装置のセンサユニットの断面図である。
【図11A】第２の実施形態に係る人体検出装置のセンサユニットの断面図である。
【図11B】第２の実施形態の変形例１に係る人体検出装置のセンサユニットの断面図である。
【図11C】第２の実施形態の変形例２に係る人体検出装置のセンサユニットの断面図である。
【図12A】第３の実施形態に係る人体検出装置のセンサユニットの断面図である。
【図12B】第３の実施形態の変形例に係る人体検出装置のセンサユニットの断面図である。
【図13A】第４の実施形態に係る人体検出装置のセンサユニットの断面図である。
【図13B】第４の実施形態の変形例に係る人体検出装置のセンサユニットの断面図である。
【図14A】第５の実施形態に係る人体検出装置のセンサユニットの断面図である。
【図14B】第５の実施形態の変形例に係る人体検出装置のセンサユニットの断面図である。
【図15】第６の実施形態に係る人体検出装置のセンサユニットの断面図である。
【図16】第７の実施形態における圧電基材と同軸ケーブルとの接続部の断面図である。
【図17】第８の実施形態に係るベッド装置の分解斜視図である。
【図18A】第８の実施形態に係るベッド装置に用いられるケースの平面図である。
【図18B】第８の実施形態に係るベッド装置に用いられるケースの背面図である。
【図19】実施例２に係る人体検出装置のセンサユニットの断面図である。
【図20】比較例に係る人体検出装置のセンサユニットの断面図である。
【図21】感度の測定を行う装置群の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態について説明する。本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。
本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本明細書中において、部材の「面」は、特に断りが無い限り、部材の「主面」を意味する。
本明細書において、厚さ、幅、及び長さは、通常の定義どおり、厚さ＜幅＜長さの関係を満たす。
本明細書において、２つの線分のなす角度は、０°以上９０°以下の範囲で表す。
本明細書において、「フィルム」は、一般的に「フィルム」と呼ばれているものだけでなく、一般的に「シート」と呼ばれているものをも包含する概念である。
本明細書において、「ＭＤ方向」とはフィルムの流れる方向（Machine Direction）、すなわち、延伸方向である。
本明細書において図面を参照して実施形態を説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本明細書中において、部材の「面」は、特に断りが無い限り、部材の「主面」を意味する。
本明細書において、厚さ、幅、及び長さは、通常の定義どおり、厚さ＜幅＜長さの関係を満たす。
本明細書において、２つの線分のなす角度は、０°以上９０°以下の範囲で表す。
本明細書において、「フィルム」は、一般的に「フィルム」と呼ばれているものだけでなく、一般的に「シート」と呼ばれているものをも包含する概念である。
本明細書において、「ＭＤ方向」とはフィルムの流れる方向（Machine Direction）、すなわち、延伸方向である。
本明細書において図面を参照して実施形態を説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
【0014】
【0015】
（ベッド装置の構成）
図１に示すように、本実施形態のベッド装置１０は、脚付きのベッド２０と、人体検出装置３０と、を備えている。ベッド２０は、床面に設置される枠状のフレーム２２と、フレーム２２の中央部を覆う床板２４と、床板２４の上面に載置されるマットレス２６と、を備えている。
加圧部としてのマットレス２６は、ポリエステル製の生地で被覆された板状のウレタンフォームである。マットレス２６は、床板２４及び後述するセンサユニット３２の上に載置されると共に、上面には臥位の就床者が横たわる。本実施形態のマットレス２６は、被覆部材である絶縁部材３８（図３Ａ参照）に覆われた圧電基材１００に対して接触し、かつ就床者の人体が接触することで加圧されるものである。
図１に示すように、本実施形態のベッド装置１０は、脚付きのベッド２０と、人体検出装置３０と、を備えている。ベッド２０は、床面に設置される枠状のフレーム２２と、フレーム２２の中央部を覆う床板２４と、床板２４の上面に載置されるマットレス２６と、を備えている。
加圧部としてのマットレス２６は、ポリエステル製の生地で被覆された板状のウレタンフォームである。マットレス２６は、床板２４及び後述するセンサユニット３２の上に載置されると共に、上面には臥位の就床者が横たわる。本実施形態のマットレス２６は、被覆部材である絶縁部材３８（図３Ａ参照）に覆われた圧電基材１００に対して接触し、かつ就床者の人体が接触することで加圧されるものである。
【0016】
なお、本実施形態のマットレス２６は加圧を受ける部分がポリウレタン製（ウレタンフォーム）であるがこれに限らず、ファイバ製やラテックス製であってもよい。また、加圧部は必ずしもベッド２０が備えるマットレス２６である必要はなく、シーツやござであってもよい。ここで、マットレス２６の厚さは、０．００５～５０ｍｍの範囲にあり、マットレス２６の硬さはＪＩＳＫ６４００－２に規定されるＡ法に準拠して測定した場合に５０～２００Ｎ、好ましくは１００～２００Ｎ、更に好ましくは１１０～１７０Ｎの範囲にある。
【0017】
なお、ＪＩＳＫ６４００－２に規定されるＡ法に準拠すれば、本実施形態のマットレス２６の硬さは次のようにして求める。すなわち、マットレス２６の硬さは、マットレス２６の中身のフォームを平らに置き、直径２００ｍｍの円形加圧板を乗せ、フォームの元の厚さの７５％の距離まで押し込んだ後、元に戻して、再び元の厚さの４０％の距離まで押し込み、３０秒間静止させた時の荷重値をＮ（ニュートン）として求められる。
以上、本実施形態のベッド装置１０は、フレーム２２、床板２４及びマットレス２６によりベッド２０として機能するが、床板２４とマットレス２６との間にセンサユニット３２を設置することにより、床面上での人体の位置検知が可能となる。
以上、本実施形態のベッド装置１０は、フレーム２２、床板２４及びマットレス２６によりベッド２０として機能するが、床板２４とマットレス２６との間にセンサユニット３２を設置することにより、床面上での人体の位置検知が可能となる。
【0018】
（人体検出装置の構成）
本実施形態の人体検出装置３０は、加圧部としてのマットレス２６と、７つのセンサユニット３２と、情報処理ユニット４０と、を備えている。センサユニット３２は、床板２４とマットレス２６との間に設置されており、人体から受ける圧力を検知可能としている。図２に示すように、５つのセンサユニット３２は、ベッド奥行方向を長手方向とするようにベッド奥行方向一方側の床板２４の上に設置されている。すなわち、５つのセンサユニット３２は、臥位の人体に沿って設置される。また、２つのセンサユニット３２は、ベッド幅方向を長手方向とするようにベッド奥行方向他方側の床板２４の上に設置されている。すなわち、２つのセンサユニット３２は、臥位の人体に対する交差方向に設置される。
本実施形態の人体検出装置３０は、加圧部としてのマットレス２６と、７つのセンサユニット３２と、情報処理ユニット４０と、を備えている。センサユニット３２は、床板２４とマットレス２６との間に設置されており、人体から受ける圧力を検知可能としている。図２に示すように、５つのセンサユニット３２は、ベッド奥行方向を長手方向とするようにベッド奥行方向一方側の床板２４の上に設置されている。すなわち、５つのセンサユニット３２は、臥位の人体に沿って設置される。また、２つのセンサユニット３２は、ベッド幅方向を長手方向とするようにベッド奥行方向他方側の床板２４の上に設置されている。すなわち、２つのセンサユニット３２は、臥位の人体に対する交差方向に設置される。
【0019】
センサユニット３２は、後述する支持板３６への設置面を基準面３３として、基準面３３の交差方向から加わる圧力（矢印Ｐ参照）を検知可能に形成されている（図３Ｂ参照）。
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、センサユニット３２は、床板２４に載置される支持板３６と、支持板３６に対して接着された緩衝材３７と、緩衝材３７の上面に設置されたケーブル状の圧電基材１００と、圧電基材１００を覆う絶縁部材３８と、を備えている。保持板としての支持板３６は、緩衝材３７を支持する板状部材であって、例えば、硬質塩化ビニル製である。一例として、支持板３６の寸法は、長さを８５０ｍｍ、幅を２０ｍｍ、厚さを３ｍｍに設定することができる。
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、センサユニット３２は、床板２４に載置される支持板３６と、支持板３６に対して接着された緩衝材３７と、緩衝材３７の上面に設置されたケーブル状の圧電基材１００と、圧電基材１００を覆う絶縁部材３８と、を備えている。保持板としての支持板３６は、緩衝材３７を支持する板状部材であって、例えば、硬質塩化ビニル製である。一例として、支持板３６の寸法は、長さを８５０ｍｍ、幅を２０ｍｍ、厚さを３ｍｍに設定することができる。
【0020】
緩衝体としての緩衝材３７は、圧電基材１００に加わる張力を緩和するために設けられたスポンジシートである。また、緩衝材３７は、支持板３６の上部に設けられた下部緩衝部３７Ａと、下部緩衝部３７Ａの上部に設けられた上部緩衝部３７Ｂと、を有している。本実施形態の緩衝材３７は、下部緩衝部３７Ａと上部緩衝部３７Ｂとが同一素材であって、密度が０．０５～０．５ｋｇ／ｍ３で、かつＪＩＳ Ｋ７３１２に規定されたアスカーＣタイプの硬度が５～６０の範囲にある。緩衝材３７の具体的な材料としては、発泡ゴム及び発泡した樹脂材料が好適に用いられる。発泡樹脂材料としては、軟質ポリウレタンフォーム、硬質ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム、ＥＶＡ架橋発泡体、ＰＥＴ樹脂発泡体、フェノールフォーム、シリコーンフォーム、ポリ塩化ビニルフォーム、ユリアフォーム、アクリルフォーム、ポリイミドフォーム、ＥＰＤＭフォーム等の材料が用いられる
【0021】
下部緩衝部３７Ａの寸法は長さを８００ｍｍ、幅を２０ｍｍ、厚さを５ｍｍとし、上部緩衝部３７Ｂの寸法は長さを８００ｍｍ、幅を５ｍｍ、厚さを５ｍｍとしている。すなわち、上部緩衝部３７Ｂは幅が下部緩衝部３７Ａの幅よりも狭く設定されており、換言すると、緩衝材３７は支持板３６（基準面３３）側の幅よりも圧電基材１００側の幅が狭くなるように形成されている。なお、下部緩衝部３７Ａと上部緩衝部３７Ｂとの厚さは、必ずしも同じである必要はない。
【0022】
図３Ａに示すように、緩衝材３７は、同軸ケーブル１１０側の端部が同軸ケーブル１１０に向かうにつれて高さが低くなるように傾斜面ＳＬが形成されている。なお、下部緩衝部３７Ａにおいては、同軸ケーブル１１０側の端部の幅方向中央部分に形成された溝ＧＲの底部に傾斜面ＳＬが形成されている。すなわち、緩衝材３７の上面において同軸ケーブル１１０に向けて延びる圧電基材１００は、緩衝材３７の端部において、傾斜面ＳＬに沿って下り、支持板３６の上部に達する。
下部緩衝部３７Ａは、両面テープ３４により支持板３６に対して接着され、上部緩衝部３７Ｂは、両面テープ３４により下部緩衝部３７Ａに対して接着されている。なお、支持板３６と下部緩衝部３７Ａとは、両面テープ３４ではなく接着剤を用いて接着してもよい。同様に、下部緩衝部３７Ａと上部緩衝部３７Ｂとは、両面テープ３４ではなく接着剤を用いて接着してもよい。
下部緩衝部３７Ａは、両面テープ３４により支持板３６に対して接着され、上部緩衝部３７Ｂは、両面テープ３４により下部緩衝部３７Ａに対して接着されている。なお、支持板３６と下部緩衝部３７Ａとは、両面テープ３４ではなく接着剤を用いて接着してもよい。同様に、下部緩衝部３７Ａと上部緩衝部３７Ｂとは、両面テープ３４ではなく接着剤を用いて接着してもよい。
【0023】
圧電基材１００は緩衝材３７の上面に貼り付けられた両面テープ３４の上面に設置されている。この圧電基材１００は圧力を受けることで電圧を発生する。圧電基材１００は、配線としての同軸ケーブル１１０を介して情報処理ユニット４０に電気的に接続されている。圧電基材１００の詳細な構造については後述する。
絶縁部材３８は、圧電基材１００を被覆すると共に、両面テープ３４を介して緩衝材３７に対して接着されている。
絶縁部材３８は、圧電基材１００を被覆すると共に、両面テープ３４を介して緩衝材３７に対して接着されている。
【0024】
絶縁部材３８は、市販の粘着テープ、可撓性かつ絶縁性のフィルム、粘着性を有するフィルム等が挙げられる。本実施形態の絶縁部材３８としては、例えば、ヤング率が２．０～１０ＧＰａ、厚みが４～５０μｍの二軸延伸ナイロンフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリスルフェンサルファイドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリスチレンフィルム等を採用することができる。
以上、本実施形態のセンサユニット３２では、就床者の人体による加圧方向（つまり、矢印Ｐ方向）に沿って、マットレス２６、絶縁部材３８、圧電基材１００、緩衝材３７及び支持板３６の順に配置されている。
以上、本実施形態のセンサユニット３２では、就床者の人体による加圧方向（つまり、矢印Ｐ方向）に沿って、マットレス２６、絶縁部材３８、圧電基材１００、緩衝材３７及び支持板３６の順に配置されている。
【0025】
図４は、圧電基材１００と同軸ケーブル１１０との接続部１０５の断面を示す。なお、接続部１０５の外周を覆う樹脂Ｒ（図３Ａ参照）は省略している。図４に示すように、圧電基材１００は、内部導体１２と、圧電体１４と、外部導体１６とを備えている。また、同軸ケーブル１１０は、内部導体１１２と、絶縁層１１４と、外部導体１１６と、保護層１１８とを備えている。圧電基材１００の内部導体１２と同軸ケーブル１１０の内部導体１１２は、はんだ１２５にて接続されている。また、はんだ１２５を含む内部導体１２と内部導体１１２との露出部分は絶縁被覆層１２０により被覆されている。絶縁被覆層１２０は熱収縮チューブであって、内部導体１２と内部導体１１２とをはんだ付けした後、内部導体１２及び内部導体１１２に収縮前の熱収縮チューブを被せ、加熱することで内部導体１２及び内部導体１１２に密着する絶縁被覆層１２０となる。
さらに、絶縁被覆層１２０の外周には、金属層１３０が設けられている。金属層１３０としては、例えば、銅箔が採用される。金属層１３０は、圧電基材１００の外部導体１６と同軸ケーブル１１０の外部導体１１６とを掛け渡すように、絶縁被覆層１２０の外周に巻き付けられている。金属層１３０と外部導体１６とは、はんだ１３５にて接続され、金属層１３０と外部導体１１６とは、はんだ１３６にてそれぞれ接続されている。そして、図３Ａに示されるように、金属層１３０の外周に樹脂Ｒを充填することで、金属層１３０は絶縁されている。
さらに、絶縁被覆層１２０の外周には、金属層１３０が設けられている。金属層１３０としては、例えば、銅箔が採用される。金属層１３０は、圧電基材１００の外部導体１６と同軸ケーブル１１０の外部導体１１６とを掛け渡すように、絶縁被覆層１２０の外周に巻き付けられている。金属層１３０と外部導体１６とは、はんだ１３５にて接続され、金属層１３０と外部導体１１６とは、はんだ１３６にてそれぞれ接続されている。そして、図３Ａに示されるように、金属層１３０の外周に樹脂Ｒを充填することで、金属層１３０は絶縁されている。
【0026】
情報処理ユニット４０は、センサユニット３２からの出力信号を検出する。図５に示すように、情報処理ユニット４０は、圧電基材１００から出力されたアナログ信号である電圧出力をデジタル信号に変換するＡＤ変換器４２と、変換された各圧電基材１００のデジタル信号を検出する処理用ＰＣ５０と、を備えている。ＡＤ変換器４２は、アナログ信号を入力するための入力端子が複数設けられており、各入力端子に圧電基材１００が電気的に接続されている。
処理用ＰＣ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０Ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０Ｃ、ストレージ５０Ｄ、通信Ｉ／Ｆ（Inter Face）５０Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ５０Ｆを含んで構成されている。ＣＰＵ５０Ａ、ＲＯＭ５０Ｂ、ＲＡＭ５０Ｃ、ストレージ５０Ｄ、通信Ｉ／Ｆ５０Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ５０Ｆは、バス５１を介して相互に通信可能に接続されている。
処理用ＰＣ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０Ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０Ｃ、ストレージ５０Ｄ、通信Ｉ／Ｆ（Inter Face）５０Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ５０Ｆを含んで構成されている。ＣＰＵ５０Ａ、ＲＯＭ５０Ｂ、ＲＡＭ５０Ｃ、ストレージ５０Ｄ、通信Ｉ／Ｆ５０Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ５０Ｆは、バス５１を介して相互に通信可能に接続されている。
【0027】
ＣＰＵ５０Ａは、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ５０Ａは、ＲＯＭ５０Ｂ又はストレージ５０Ｄからプログラムを読み出し、ＲＡＭ５０Ｃを作業領域としてプログラムを実行する。本実施形態では、ストレージ５０Ｄに各種処理を実行するための実行プログラムが記憶されている。ＣＰＵ５０Ａは、実行プログラムを実行することで、図６に示す検出部５５、判定部５６及び報知部５７として機能する。
ＲＯＭ５０Ｂは、各種プログラム及び各種データを記憶している。ＲＡＭ５０Ｃは、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。記憶部としてのストレージ５０Ｄは、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、及び各種データを記憶している。
ＲＯＭ５０Ｂは、各種プログラム及び各種データを記憶している。ＲＡＭ５０Ｃは、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。記憶部としてのストレージ５０Ｄは、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、及び各種データを記憶している。
【0028】
通信Ｉ／Ｆ５０Ｅは、スマートフォン等の携帯端末と通信するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット（登録商標）、ＦＤＤＩ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）等の規格が用いられる。
入出力Ｉ／Ｆ５０Ｆは、情報処理ユニット４０を構成する各装置と通信するためのインタフェースである。本実施形態の処理用ＰＣ５０には、入出力Ｉ／Ｆ５０Ｆを介してＡＤ変換器４２、モニタ４４及びスピーカ４６が接続されている。
入出力Ｉ／Ｆ５０Ｆは、情報処理ユニット４０を構成する各装置と通信するためのインタフェースである。本実施形態の処理用ＰＣ５０には、入出力Ｉ／Ｆ５０Ｆを介してＡＤ変換器４２、モニタ４４及びスピーカ４６が接続されている。
【0029】
図６は、ＣＰＵ５０Ａの機能構成の例を示すブロック図である。図６に示すように、ＣＰＵ５０Ａは、検出部５５、判定部５６及び報知部５７を有している。各機能構成は、ＣＰＵ５０Ａがストレージ５０Ｄに記憶された実行プログラムを読み出し、これを実行することによって実現される。
検出部５５は、通信Ｉ／Ｆ５０Ｅを介してＡＤ変換器４２から出力された各圧電基材１００に係るデジタル信号を検出する機能を有している。これにより、就床者の人体がベッド２０のどこに位置しているかを検知することができる。また、検出部５５により、検出されたデータが数値化される。これにより、ベッド２０の各部位においてどの程度の圧力が掛かっているかを知ることができる。
検出部５５は、通信Ｉ／Ｆ５０Ｅを介してＡＤ変換器４２から出力された各圧電基材１００に係るデジタル信号を検出する機能を有している。これにより、就床者の人体がベッド２０のどこに位置しているかを検知することができる。また、検出部５５により、検出されたデータが数値化される。これにより、ベッド２０の各部位においてどの程度の圧力が掛かっているかを知ることができる。
【0030】
判定部５６は、隣接する圧電基材１００同士の出力信号を比較することで、就床者の人体の動的な位置を特定する機能を有している。例えば、判定部５６は、一の圧電基材１００の電圧出力が軽減し隣接する圧電基材１００の電圧出力が増加した場合に、就床者が寝返りをしたと判定する。また、判定部５６は、全ての圧電基材１００の電圧出力が軽減した場合に、就床者がベッド装置１０から起き上がったと判定する。さらに、判定部５６は、ベッド幅方向両端の圧電基材１００の電圧出力が大きい場合に、就床者が偏って寝ていると判定する。
報知部５７は、判定部５６による寝返りや起き上がり、就寝位置の偏りに係る判定結果を報知する機能を有している。例えば、報知部５７は、通信Ｉ／Ｆ５０Ｅを介して介護者の携帯電話に向けて判定結果を送信することができる。また例えば、報知部５７は、通信Ｉ／Ｆ５０Ｅを介してモニタ４４に判定結果に係る文字情報を出力したり、スピーカ４６に判定結果に係る音声情報を出力したりすることができる。
報知部５７は、判定部５６による寝返りや起き上がり、就寝位置の偏りに係る判定結果を報知する機能を有している。例えば、報知部５７は、通信Ｉ／Ｆ５０Ｅを介して介護者の携帯電話に向けて判定結果を送信することができる。また例えば、報知部５７は、通信Ｉ／Ｆ５０Ｅを介してモニタ４４に判定結果に係る文字情報を出力したり、スピーカ４６に判定結果に係る音声情報を出力したりすることができる。
【0031】
（圧電基材）
本実施形態のベッド装置１０において圧力検出に用いられる圧電基材１００の概要について説明する。なお、圧電基材１００の詳細な構造については、特許６６６３０８５号公報、及び特開２０１９－０６７９６９号公報等の公知文献を適宜参照できる。
上述のように、本実施形態の圧電基材１００は、内部導体１２と、圧電体１４と、外部導体１６とを含んで構成されている。
本実施形態のベッド装置１０において圧力検出に用いられる圧電基材１００の概要について説明する。なお、圧電基材１００の詳細な構造については、特許６６６３０８５号公報、及び特開２０１９－０６７９６９号公報等の公知文献を適宜参照できる。
上述のように、本実施形態の圧電基材１００は、内部導体１２と、圧電体１４と、外部導体１６とを含んで構成されている。
【0032】
＜内部導体＞
本実施形態の導体である内部導体１２には、信号線導体が適用されている。信号線導体とは、圧電体１４から効率的に電気的信号を検出するための導体を意味する。より具体的には、圧電基材１００に張力が印加されたときに、印加された張力に応じた電圧信号（電荷信号）を検出するための導体である。
内部導体１２は、芯材と、芯材の周囲を被覆する導体とを備えるコード状の物体を用いることができる。このような構成の内部導体は、錦糸線とも称される。また、内部導体１２として導電性繊維を用いることもできる。
芯材の太さは特に制限されず、圧電基材１００の所望の特性に応じて選択できる。例えば、線外径が０．１ｍｍ～１０ｍｍの範囲内であることが好ましい。
本実施形態の導体である内部導体１２には、信号線導体が適用されている。信号線導体とは、圧電体１４から効率的に電気的信号を検出するための導体を意味する。より具体的には、圧電基材１００に張力が印加されたときに、印加された張力に応じた電圧信号（電荷信号）を検出するための導体である。
内部導体１２は、芯材と、芯材の周囲を被覆する導体とを備えるコード状の物体を用いることができる。このような構成の内部導体は、錦糸線とも称される。また、内部導体１２として導電性繊維を用いることもできる。
芯材の太さは特に制限されず、圧電基材１００の所望の特性に応じて選択できる。例えば、線外径が０．１ｍｍ～１０ｍｍの範囲内であることが好ましい。
【0033】
＜圧電体＞
本実施形態の圧電体１４は、有機圧電材料を用いることができ、有機圧電材料としては低分子材料、高分子材料を問わず採用できる。例えば、ポリフッ化ビニリデン、あるいはポリフッ化ビニリデン系共重合体、ポリシアン化ビニリデンあるいはシアン化ビニリデン系共重合体あるはナイロン９、ナイロン１１などの奇数ナイロンや、芳香族ナイロン、脂環族ナイロン、あるいはポリ乳酸などのヘリカルキラル高分子や、ポリヒドロキシブチレートなどのポリヒドロキシカルボン酸、セルロース系誘導体、ポリウレアなどが挙げられる。
圧電体１４としては、良好な圧電特性、加工性、入手容易性等の観点から、高分子の有機圧電材料、特に光学活性を有するヘリカルキラル高分子（Ａ）を含むものが好ましい。
本実施形態の圧電体１４は、有機圧電材料を用いることができ、有機圧電材料としては低分子材料、高分子材料を問わず採用できる。例えば、ポリフッ化ビニリデン、あるいはポリフッ化ビニリデン系共重合体、ポリシアン化ビニリデンあるいはシアン化ビニリデン系共重合体あるはナイロン９、ナイロン１１などの奇数ナイロンや、芳香族ナイロン、脂環族ナイロン、あるいはポリ乳酸などのヘリカルキラル高分子や、ポリヒドロキシブチレートなどのポリヒドロキシカルボン酸、セルロース系誘導体、ポリウレアなどが挙げられる。
圧電体１４としては、良好な圧電特性、加工性、入手容易性等の観点から、高分子の有機圧電材料、特に光学活性を有するヘリカルキラル高分子（Ａ）を含むものが好ましい。
【0034】
本実施形態の圧電基材１００において、圧電体１４が、光学活性を有するヘリカルキラル高分子（Ａ）を含み、圧電体１４の長さ方向と、圧電体１４に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向と、が略平行に沿っており、下記式（ａ）によって求められる圧電体の配向度Ｆが０．５以上１．０未満の範囲であることが好ましい。
配向度Ｆ＝（１８０°－α）／１８０°・・（ａ）
（式（ａ）中、αはＸ線回折により測定される配向由来のピークの半値幅を表す。）
配向度Ｆ＝（１８０°－α）／１８０°・・（ａ）
（式（ａ）中、αはＸ線回折により測定される配向由来のピークの半値幅を表す。）
【0035】
ここで、圧電体１４の配向度Ｆは、圧電体１４に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）の配向の度合いを示す指標であり、例えば、広角Ｘ線回折装置（リガク社製、ＲＩＮＴ２５５０、付属装置：回転試料台、Ｘ線源：ＣｕＫα、出力：４０ｋＶ、３７０ｍＡ、検出器：シンチレーションカウンター）により測定されるｃ軸配向度である。
より詳細には、本実施形態の圧電基材１００では、圧電体１４がヘリカルキラル高分子（Ａ）を含むこと、圧電体１４の長さ方向にヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向が沿っていること、及び、圧電体１４の配向度Ｆが０．５以上１．０未満であることにより圧電性が好適に発現される。
これにより、圧電基材１００に例えば張力を印加した場合に、発生電荷量が増加する。
より詳細には、本実施形態の圧電基材１００では、圧電体１４がヘリカルキラル高分子（Ａ）を含むこと、圧電体１４の長さ方向にヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向が沿っていること、及び、圧電体１４の配向度Ｆが０．５以上１．０未満であることにより圧電性が好適に発現される。
これにより、圧電基材１００に例えば張力を印加した場合に、発生電荷量が増加する。
【0036】
また、本実施形態の圧電基材１００において、圧電体１４は、長尺状であり、内部導体１２の外周面に沿って一方向に螺旋状に巻回されていることが好ましい。
ここで、「一方向」とは、本実施形態の圧電基材１００を内部導体１２の軸方向の一端側から見たときに、圧電体１４が内部導体１２の手前側から奥側に向かって巻回されている方向をいう。具体的には、右方向（右巻き、即ち時計周り）又は左方向（左巻き、即ち反時計周り）をいう。
ここで、「一方向」とは、本実施形態の圧電基材１００を内部導体１２の軸方向の一端側から見たときに、圧電体１４が内部導体１２の手前側から奥側に向かって巻回されている方向をいう。具体的には、右方向（右巻き、即ち時計周り）又は左方向（左巻き、即ち反時計周り）をいう。
【0037】
また、圧電体１４が長尺状であることにより、内部導体１２の軸方向に対して、圧電体１４が螺旋角度βを保持して一方向に螺旋状に配置されやすくなる。
ここで、「螺旋角度β」とは、内部導体１２の軸方向と、内部導体１２の軸方向に対して圧電体１４が配置される方向（圧電体１４の長さ方向）とがなす角度を意味する。
これにより、例えば、圧電基材１００の長さ方向に張力が印加されたときに、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の分極が、圧電基材１００の径方向に発生しやすくなる。この結果、効果的に張力に比例した電圧信号（電荷信号）が検出され、圧電感度が向上しやすい。
ここで、「螺旋角度β」とは、内部導体１２の軸方向と、内部導体１２の軸方向に対して圧電体１４が配置される方向（圧電体１４の長さ方向）とがなす角度を意味する。
これにより、例えば、圧電基材１００の長さ方向に張力が印加されたときに、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の分極が、圧電基材１００の径方向に発生しやすくなる。この結果、効果的に張力に比例した電圧信号（電荷信号）が検出され、圧電感度が向上しやすい。
【0038】
本実施形態の圧電基材１００において、圧電感度を向上する点から、圧電体１４は、内部導体１２の軸方向に対して、１５°～７５°（４５°±３０°）の角度（つまり螺旋角度β）を保持して巻回されていることが好ましく、３５°～５５°（４５°±１０°）の角度を保持して巻回されていることがより好ましい。
これにより、圧電基材１００の長さ方向に張力（応力）が印加されたときに、ヘリカルキラル高分子（Ａ）にずり力が加わりやすく、圧電基材１００の径方向にヘリカルキラル高分子（Ａ）の分極が生じやすい。
これにより、圧電基材１００の長さ方向に張力（応力）が印加されたときに、ヘリカルキラル高分子（Ａ）にずり力が加わりやすく、圧電基材１００の径方向にヘリカルキラル高分子（Ａ）の分極が生じやすい。
【0039】
また、本実施形態の圧電基材１００では、圧電体１４を一方向に螺旋状に配置することにより、圧電基材１００の長さ方向に張力（応力）が印加されたときに、ヘリカルキラル高分子（Ａ）にずり力が加わり、圧電基材１００の径方向にヘリカルキラル高分子（Ａ）の分極が生じる。その分極方向は、螺旋状に巻回された圧電体１４を、その長さ方向に対して平面と見做せる程度の微小領域の集合体とみなした場合、その構成する微小領域の平面に、張力（応力）に起因したずり力がヘリカルキラル高分子に印加された場合、圧電定数ｄ１４に起因して発生する電界の方向と略一致する。
具体的には、例えばポリ乳酸においては、分子構造が左巻き螺旋構造からなるＬ－乳酸のホモポリマー（ＰＬＬＡ）の場合、ＰＬＬＡの主配向方向に長さ方向が沿っている圧電体を、内部導体に対して、左巻きに螺旋状に巻回した構造体に、張力（応力）が印加されると、径方向に平行に、張力と垂直な円状断面の円の中心から外側方向への電界（分極）が発生する。また、これとは逆にＰＬＬＡの主配向方向に長さ方向が沿っている圧電体を、内部導体に対して、右巻きに螺旋状に巻回した構造体に、張力（応力）が印加された場合、径方向に平行に、張力と垂直な円状断面の円の外側から中心方向への電界（分極）が発生する。
具体的には、例えばポリ乳酸においては、分子構造が左巻き螺旋構造からなるＬ－乳酸のホモポリマー（ＰＬＬＡ）の場合、ＰＬＬＡの主配向方向に長さ方向が沿っている圧電体を、内部導体に対して、左巻きに螺旋状に巻回した構造体に、張力（応力）が印加されると、径方向に平行に、張力と垂直な円状断面の円の中心から外側方向への電界（分極）が発生する。また、これとは逆にＰＬＬＡの主配向方向に長さ方向が沿っている圧電体を、内部導体に対して、右巻きに螺旋状に巻回した構造体に、張力（応力）が印加された場合、径方向に平行に、張力と垂直な円状断面の円の外側から中心方向への電界（分極）が発生する。
【0040】
また、例えば分子構造が右巻き螺旋構造からなるＤ－乳酸のホモポリマー（ＰＤＬＡ）の場合、ＰＤＬＡの主配向方向に長さ方向が沿っている圧電体を、内部導体に対して、左巻きに螺旋状に巻回した構造体に、張力（応力）が印加されると、径方向に沿って、張力と垂直な円状断面の円の外側から中心方向への電界（分極）が発生する。また、これとは逆にＰＤＬＡの主配向方向に長さ方向が沿っている圧電体を、内部導体に対して、右巻きに螺旋状に巻回した構造体に、張力（応力）が印加されると、径方向に平行に、張力と垂直な円状断面の円の中心から外側方向への電界（分極）が発生する。
これにより、圧電基材１００の長さ方向に張力が印加された際、螺旋状に配置された圧電体１４の各部位において、張力に比例した電位差が位相の揃った状態で発生するため、効果的に張力に比例した電圧信号が検出されると考えられる。
これにより、圧電基材１００の長さ方向に張力が印加された際、螺旋状に配置された圧電体１４の各部位において、張力に比例した電位差が位相の揃った状態で発生するため、効果的に張力に比例した電圧信号が検出されると考えられる。
【0041】
本実施形態の圧電基材１００によれば、圧電感度に優れ、圧電出力の安定性にも優れている。
特に、ヘリカルキラル高分子（Ａ）として、非焦電性のポリ乳酸系高分子を用いることで、焦電性のＰＶＤＦを用いた圧電基材１００に比べ、圧電感度の安定性、及び圧電出力の安定性（経時又は温度変化に対する安定性）がより向上する。
特に、ヘリカルキラル高分子（Ａ）として、非焦電性のポリ乳酸系高分子を用いることで、焦電性のＰＶＤＦを用いた圧電基材１００に比べ、圧電感度の安定性、及び圧電出力の安定性（経時又は温度変化に対する安定性）がより向上する。
【0042】
なお、本実施形態の圧電基材１００は、内部導体１２に対して、圧電体１４を右巻きに螺旋状に巻回し、かつ一部の圧電体１４を左巻きに螺旋状に巻回した構造体を含むものであってもよい。一部の圧電体１４を左巻きに螺旋状に巻回した場合、圧電感度の低下を抑制する点から、左巻きの割合は全体（右巻き及び左巻きの合計）に対して５０％未満であることが好ましい。
また、本実施形態の圧電基材１００は、内部導体１２に対して、圧電体１４を左巻きに螺旋状に巻回し、かつ一部の圧電体１４を右巻きに螺旋状に巻回した構造体を含むものであってもよい。一部の圧電体１４を右巻きに螺旋状に巻回した場合、圧電感度の低下を抑制する点から、右巻きの割合は全体（右巻き及び左巻きの合計）に対して５０％未満であることが好ましい。
また、本実施形態の圧電基材１００は、内部導体１２に対して、圧電体１４を左巻きに螺旋状に巻回し、かつ一部の圧電体１４を右巻きに螺旋状に巻回した構造体を含むものであってもよい。一部の圧電体１４を右巻きに螺旋状に巻回した場合、圧電感度の低下を抑制する点から、右巻きの割合は全体（右巻き及び左巻きの合計）に対して５０％未満であることが好ましい。
【0043】
圧電体１４は、圧電感度を向上する点から、長尺平板形状又は繊維形状を有することが好ましい。特に、圧電体１４として、長尺平板状圧電体を用いることにより、内部導体１２に対する密着面を大きくでき、効率的に圧電効果により発生した電荷を電圧信号として検出することが可能となる。
長尺平板状圧電体の製造方法には特に限定はなく、公知の方法により製造することができる。
長尺平板状圧電体の製造方法には特に限定はなく、公知の方法により製造することができる。
【0044】
＜ヘリカルキラル高分子（Ａ）＞
本実施形態における圧電体１４は、光学活性を有するヘリカルキラル高分子（Ａ）を含むことが好ましい。
ここで、「光学活性を有するヘリカルキラル高分子」とは、分子構造が螺旋構造であり分子光学活性を有する高分子を指す。
本実施形態における圧電体１４は、光学活性を有するヘリカルキラル高分子（Ａ）を含むことが好ましい。
ここで、「光学活性を有するヘリカルキラル高分子」とは、分子構造が螺旋構造であり分子光学活性を有する高分子を指す。
【0045】
上記ヘリカルキラル高分子（Ａ）としては、例えば、ポリペプチド、セルロース誘導体、ポリ乳酸系高分子、ポリプロピレンオキシド、ポリ（β―ヒドロキシ酪酸）等を挙げることができる。
上記ポリペプチドとしては、例えば、ポリ（グルタル酸γ－ベンジル）、ポリ（グルタル酸γ－メチル）等が挙げられる。
上記セルロース誘導体としては、例えば、酢酸セルロース、シアノエチルセルロース等が挙げられる。
上記ポリペプチドとしては、例えば、ポリ（グルタル酸γ－ベンジル）、ポリ（グルタル酸γ－メチル）等が挙げられる。
上記セルロース誘導体としては、例えば、酢酸セルロース、シアノエチルセルロース等が挙げられる。
【0046】
ヘリカルキラル高分子（Ａ）は、圧電体１４の圧電性を向上する点から、光学純度が９５．００％ｅｅ以上であることが好ましく、９６．００％ｅｅ以上であることがより好ましく、９９．００％ｅｅ以上であることがさらに好ましく、９９．９９％ｅｅ以上であることがさらにより好ましい。望ましくは１００．００％ｅｅである。ヘリカルキラル高分子（Ａ）の光学純度を上記範囲とすることで、圧電性を発現する高分子結晶のパッキング性が高くなり、その結果、圧電性が高くなるものと考えられる。
上記ヘリカルキラル高分子（Ａ）は、光学純度を上げ、圧電性を向上させる点から、下記式（１）で表される構造単位を含む主鎖を有する高分子であることが好ましい。
上記ヘリカルキラル高分子（Ａ）は、光学純度を上げ、圧電性を向上させる点から、下記式（１）で表される構造単位を含む主鎖を有する高分子であることが好ましい。
【0047】
【化1】
【0048】
上記式（１）で表される構造単位を主鎖とする高分子としては、ポリ乳酸系高分子が挙げられる。
ここで、ポリ乳酸系高分子とは、「ポリ乳酸（Ｌ－乳酸及びＤ－乳酸から選ばれるモノマー由来の構造単位のみからなる高分子）」、「Ｌ－乳酸又はＤ－乳酸と、該Ｌ－乳酸又はＤ－乳酸と共重合可能な化合物とのコポリマー」、又は、両者の混合物をいう。
ポリ乳酸系高分子の中でも、ポリ乳酸が好ましく、Ｌ－乳酸のホモポリマー（ＰＬＬＡ、単に「Ｌ体」ともいう）又はＤ－乳酸のホモポリマー（ＰＤＬＡ、単に「Ｄ体」ともいう）が最も好ましい。
ここで、ポリ乳酸系高分子とは、「ポリ乳酸（Ｌ－乳酸及びＤ－乳酸から選ばれるモノマー由来の構造単位のみからなる高分子）」、「Ｌ－乳酸又はＤ－乳酸と、該Ｌ－乳酸又はＤ－乳酸と共重合可能な化合物とのコポリマー」、又は、両者の混合物をいう。
ポリ乳酸系高分子の中でも、ポリ乳酸が好ましく、Ｌ－乳酸のホモポリマー（ＰＬＬＡ、単に「Ｌ体」ともいう）又はＤ－乳酸のホモポリマー（ＰＤＬＡ、単に「Ｄ体」ともいう）が最も好ましい。
【0049】
ポリ乳酸は、乳酸がエステル結合によって重合し、長く繋がった高分子である。
ポリ乳酸は、ラクチドを経由するラクチド法；溶媒中で乳酸を減圧下加熱し、水を取り除きながら重合させる直接重合法；などによって製造できることが知られている。
ポリ乳酸としては、Ｌ－乳酸のホモポリマー、Ｄ－乳酸のホモポリマー、Ｌ－乳酸及びＤ－乳酸の少なくとも一方の重合体を含むブロックコポリマー、及び、Ｌ－乳酸及びＤ－乳酸の少なくとも一方の重合体を含むグラフトコポリマーが挙げられる。
ポリ乳酸は、ラクチドを経由するラクチド法；溶媒中で乳酸を減圧下加熱し、水を取り除きながら重合させる直接重合法；などによって製造できることが知られている。
ポリ乳酸としては、Ｌ－乳酸のホモポリマー、Ｄ－乳酸のホモポリマー、Ｌ－乳酸及びＤ－乳酸の少なくとも一方の重合体を含むブロックコポリマー、及び、Ｌ－乳酸及びＤ－乳酸の少なくとも一方の重合体を含むグラフトコポリマーが挙げられる。
【0050】
上記「Ｌ－乳酸又はＤ－乳酸と共重合可能な化合物」としては、グリコール酸、ジメチルグリコール酸、３－ヒドロキシ酪酸、４－ヒドロキシ酪酸、２－ヒドロキシプロパン酸、３－ヒドロキシプロパン酸、２－ヒドロキシ吉草酸、３－ヒドロキシ吉草酸、４－ヒドロキシ吉草酸、５－ヒドロキシ吉草酸、２－ヒドロキシカプロン酸、３－ヒドロキシカプロン酸、４－ヒドロキシカプロン酸、５－ヒドロキシカプロン酸、６－ヒドロキシカプロン酸、６－ヒドロキシメチルカプロン酸、マンデル酸等のヒドロキシカルボン酸；グリコリド、β－メチル－δ－バレロラクトン、γ－バレロラクトン、ε－カプロラクトン等の環状エステル；シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、テレフタル酸等の多価カルボン酸及びこれらの無水物；エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２－プロパンジオール、１，３－プロパンジオール、１，３－ブタンジオール、１，４－ブタンジオール、２，３－ブタンジオール、１，５－ペンタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、１，９－ノナンジオール、３－メチル－１，５－ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、テトラメチレングリコール、１，４－ヘキサンジメタノール等の多価アルコール；セルロース等の多糖類；α－アミノ酸等のアミノカルボン酸；等を挙げることができる。
【0051】
上記「Ｌ－乳酸又はＤ－乳酸と、該Ｌ－乳酸又はＤ－乳酸と共重合可能な化合物とのコポリマー」としては、らせん結晶を生成可能なポリ乳酸シーケンスを有する、ブロックコポリマー又はグラフトコポリマーが挙げられる。
また、ヘリカルキラル高分子（Ａ）中におけるコポリマー成分に由来する構造の濃度は２０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
例えば、ヘリカルキラル高分子（Ａ）が、ポリ乳酸系高分子である場合、ポリ乳酸系高分子中における、乳酸に由来する構造と、乳酸と共重合可能な化合物（コポリマー成分）に由来する構造と、のモル数の合計に対して、コポリマー成分に由来する構造の濃度が２０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
また、ヘリカルキラル高分子（Ａ）中におけるコポリマー成分に由来する構造の濃度は２０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
例えば、ヘリカルキラル高分子（Ａ）が、ポリ乳酸系高分子である場合、ポリ乳酸系高分子中における、乳酸に由来する構造と、乳酸と共重合可能な化合物（コポリマー成分）に由来する構造と、のモル数の合計に対して、コポリマー成分に由来する構造の濃度が２０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
【0052】
さらに、ポリ乳酸系高分子は、光学純度を９５．００％ｅｅ以上とするために、例えば、ポリ乳酸をラクチド法で製造する場合、晶析操作により光学純度を９５．００％ｅｅ以上の光学純度に向上させたラクチドを、重合することが好ましい。
ヘリカルキラル高分子（Ａ）の重量平均分子量（Ｍｗ）は、５万～１００万であることが好ましい。
ヘリカルキラル高分子（Ａ）のＭｗが５万以上であることにより、圧電体の機械的強度が向上する。上記Ｍｗは、１０万以上であることが好ましく、２０万以上であることがさらに好ましい。
ヘリカルキラル高分子（Ａ）の重量平均分子量（Ｍｗ）は、５万～１００万であることが好ましい。
ヘリカルキラル高分子（Ａ）のＭｗが５万以上であることにより、圧電体の機械的強度が向上する。上記Ｍｗは、１０万以上であることが好ましく、２０万以上であることがさらに好ましい。
【0053】
一方、ヘリカルキラル高分子（Ａ）のＭｗが１００万以下であることにより、成形（例えば押出成形、溶融紡糸）によって圧電体を得る際の成形性が向上する。上記Ｍｗは、８０万以下であることが好ましく、３０万以下であることがさらに好ましい。
また、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、圧電体の強度の点から、１．１～５であることが好ましく、１．２～４であることがより好ましい。さらに１．４～３であることが好ましい。
なお、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の重量平均分子量（Ｍｗ）及び分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、ゲル浸透クロマトグラフ（ＧＰＣ）を用いて測定された値を指す。ここで、Ｍｎは、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の数平均分子量である。
ヘリカルキラル高分子（Ａ）の例であるポリ乳酸系高分子としては、市販のポリ乳酸を用いることができる。
また、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、圧電体の強度の点から、１．１～５であることが好ましく、１．２～４であることがより好ましい。さらに１．４～３であることが好ましい。
なお、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の重量平均分子量（Ｍｗ）及び分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、ゲル浸透クロマトグラフ（ＧＰＣ）を用いて測定された値を指す。ここで、Ｍｎは、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の数平均分子量である。
ヘリカルキラル高分子（Ａ）の例であるポリ乳酸系高分子としては、市販のポリ乳酸を用いることができる。
【0054】
市販品としては、例えば、ＰＵＲＡＣ社製のＰＵＲＡＳＯＲＢ（ＰＤ、ＰＬ）、三井化学社製のＬＡＣＥＡ（Ｈ－１００、Ｈ－４００）、ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ ＬＬＣ社製のＩｎｇｅｏＴＭ ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ、等が挙げられる。
ヘリカルキラル高分子（Ａ）としてポリ乳酸系高分子を用いるときに、ポリ乳酸系高分子の重量平均分子量（Ｍｗ）を５万以上とするためには、ラクチド法、又は直接重合法によりポリ乳酸系高分子を製造することが好ましい。
本実施形態における圧電体１４は、上述したヘリカルキラル高分子（Ａ）を、１種のみ含有していてもよいし、２種以上含有していてもよい。
本実施形態における圧電体１４中におけるヘリカルキラル高分子（Ａ）の含有量（２種以上である場合には総含有量）は、圧電体１４の全量に対し、８０質量％以上が好ましい。
ヘリカルキラル高分子（Ａ）としてポリ乳酸系高分子を用いるときに、ポリ乳酸系高分子の重量平均分子量（Ｍｗ）を５万以上とするためには、ラクチド法、又は直接重合法によりポリ乳酸系高分子を製造することが好ましい。
本実施形態における圧電体１４は、上述したヘリカルキラル高分子（Ａ）を、１種のみ含有していてもよいし、２種以上含有していてもよい。
本実施形態における圧電体１４中におけるヘリカルキラル高分子（Ａ）の含有量（２種以上である場合には総含有量）は、圧電体１４の全量に対し、８０質量％以上が好ましい。
【0055】
＜安定化剤＞
圧電体１４は、更に、一分子中に、カルボジイミド基、エポキシ基、及びイソシアネート基からなる群より選ばれる１種類以上の官能基を有する重量平均分子量が２００～６００００の安定化剤（Ｂ）を含有することが好ましい。これにより、耐湿熱性をより向上させることができる。
安定化剤（Ｂ）としては、国際公開第２０１３／０５４９１８号の段落００３９～００５５に記載された「安定化剤（Ｂ）」を用いることができる。
以下、安定化剤（Ｂ）の具体例（安定化剤Ｂ－１～Ｂ－３）を示す。
圧電体１４は、更に、一分子中に、カルボジイミド基、エポキシ基、及びイソシアネート基からなる群より選ばれる１種類以上の官能基を有する重量平均分子量が２００～６００００の安定化剤（Ｂ）を含有することが好ましい。これにより、耐湿熱性をより向上させることができる。
安定化剤（Ｂ）としては、国際公開第２０１３／０５４９１８号の段落００３９～００５５に記載された「安定化剤（Ｂ）」を用いることができる。
以下、安定化剤（Ｂ）の具体例（安定化剤Ｂ－１～Ｂ－３）を示す。
【0056】
【化2】
【0057】
以下、上記安定化剤Ｂ－１～Ｂ－３について、化合物名、市販品等を示す。
・安定化剤Ｂ－１ … 化合物名は、ビス－２，６－ジイソプロピルフェニルカルボジイミドである。重量平均分子量（この例では、単なる「分子量」に等しい）は、３６３である。市販品としては、ラインケミー社製「Ｓｔａｂａｘｏｌ Ｉ」、東京化成社製「Ｂ２７５６」が挙げられる。
・安定化剤Ｂ－２ … 化合物名は、ポリ（４，４’－ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド）である。市販品としては、重量平均分子量約２０００のものとして、日清紡ケミカル社製「カルボジライトＬＡ－１」が挙げられる。
・安定化剤Ｂ－３ … 化合物名は、ポリ（１，３，５－トリイソプロピルフェニレン－２，４－カルボジイミド）である。市販品としては、重量平均分子量約３０００のものとして、ラインケミー社製「Ｓｔａｂａｘｏｌ Ｐ」が挙げられる。また、重量平均分子量２００００のものとして、ラインケミー社製「Ｓｔａｂａｘｏｌ Ｐ４００」が挙げられる。
・安定化剤Ｂ－１ … 化合物名は、ビス－２，６－ジイソプロピルフェニルカルボジイミドである。重量平均分子量（この例では、単なる「分子量」に等しい）は、３６３である。市販品としては、ラインケミー社製「Ｓｔａｂａｘｏｌ Ｉ」、東京化成社製「Ｂ２７５６」が挙げられる。
・安定化剤Ｂ－２ … 化合物名は、ポリ（４，４’－ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド）である。市販品としては、重量平均分子量約２０００のものとして、日清紡ケミカル社製「カルボジライトＬＡ－１」が挙げられる。
・安定化剤Ｂ－３ … 化合物名は、ポリ（１，３，５－トリイソプロピルフェニレン－２，４－カルボジイミド）である。市販品としては、重量平均分子量約３０００のものとして、ラインケミー社製「Ｓｔａｂａｘｏｌ Ｐ」が挙げられる。また、重量平均分子量２００００のものとして、ラインケミー社製「Ｓｔａｂａｘｏｌ Ｐ４００」が挙げられる。
【0058】
圧電体が安定化剤（Ｂ）を含有する場合、上記圧電体は、安定化剤を１種のみ含有してもよいし、２種以上含有してもよい。
圧電体１４が安定化剤（Ｂ）を含む場合、安定化剤（Ｂ）の含有量は、ヘリカルキラル高分子（Ａ）１００質量部に対し、０．０１質量部～１０質量部であることが好ましく、０．０１質量部～５質量部であることがより好ましく、０．１質量部～３質量部であることがさらに好ましく、０．５質量部～２質量部であることが特に好ましい。
上記含有量が０．０１質量部以上であると、耐湿熱性がより向上する。
また、上記含有量が１０質量部以下であると、透明性の低下がより抑制される。
圧電体１４が安定化剤（Ｂ）を含む場合、安定化剤（Ｂ）の含有量は、ヘリカルキラル高分子（Ａ）１００質量部に対し、０．０１質量部～１０質量部であることが好ましく、０．０１質量部～５質量部であることがより好ましく、０．１質量部～３質量部であることがさらに好ましく、０．５質量部～２質量部であることが特に好ましい。
上記含有量が０．０１質量部以上であると、耐湿熱性がより向上する。
また、上記含有量が１０質量部以下であると、透明性の低下がより抑制される。
【0059】
＜その他の成分＞
圧電体は、必要に応じ、その他の成分を含有してもよい。
その他の成分としては、ポリビニリデンフルオライド、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂等の公知の樹脂；シリカ、ヒドロキシアパタイト、モンモリロナイト等の公知の無機フィラー；フタロシアニン等の公知の結晶核剤；安定化剤（Ｂ）以外の安定化剤；等が挙げられる。
圧電体は、必要に応じ、その他の成分を含有してもよい。
その他の成分としては、ポリビニリデンフルオライド、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂等の公知の樹脂；シリカ、ヒドロキシアパタイト、モンモリロナイト等の公知の無機フィラー；フタロシアニン等の公知の結晶核剤；安定化剤（Ｂ）以外の安定化剤；等が挙げられる。
【0060】
＜接着層＞
圧電基材１００は、内部導体１２と圧電体１４との間に接着層を備えることが好ましい。圧電体１４が接着層を備えることで、内部導体１２と圧電体１４との相対位置がずれにくくなる。このため、圧電体１４に張力がかかりやすくなり、圧電体１４に含まれるヘリカルキラル高分子にずり応力が印加されやすくなる。したがって、効果的に張力に比例した電圧出力を内部導体１２（好ましくは信号線導体）から検出することが可能となる。また、接着層を備えることで、単位引張力当たりの発生電荷量の絶対値がより増加する傾向にある。
なお、本開示において「接着」は「粘着」を包含する概念である。また、「接着層」は「粘着層」を包含する概念である。
圧電基材１００は、内部導体１２と圧電体１４との間に接着層を備えることが好ましい。圧電体１４が接着層を備えることで、内部導体１２と圧電体１４との相対位置がずれにくくなる。このため、圧電体１４に張力がかかりやすくなり、圧電体１４に含まれるヘリカルキラル高分子にずり応力が印加されやすくなる。したがって、効果的に張力に比例した電圧出力を内部導体１２（好ましくは信号線導体）から検出することが可能となる。また、接着層を備えることで、単位引張力当たりの発生電荷量の絶対値がより増加する傾向にある。
なお、本開示において「接着」は「粘着」を包含する概念である。また、「接着層」は「粘着層」を包含する概念である。
【0061】
＜外部導体＞
本実施形態における外部導体１６には、グラウンド導体が適用されている。グラウンド導体とは、信号を検出する際、例えば、内部導体１２（好ましくは信号線導体）の対となる導体を指す。
グラウンド導体は、銅箔リボンや、アルミ箔リボン、銅線、アルミ線、ＳＵＳ線、絶縁皮膜被覆された金属線、カーボンファイバー、カーボンファイバーと一体化した樹脂繊維、繊維に銅箔がスパイラルに巻回された錦糸線を用いることが可能である。
また、グラウンド導体は、有機導電材料を絶縁材料でコーティングしたものや、導電性繊維を用いることもできる。
本実施形態における外部導体１６には、グラウンド導体が適用されている。グラウンド導体とは、信号を検出する際、例えば、内部導体１２（好ましくは信号線導体）の対となる導体を指す。
グラウンド導体は、銅箔リボンや、アルミ箔リボン、銅線、アルミ線、ＳＵＳ線、絶縁皮膜被覆された金属線、カーボンファイバー、カーボンファイバーと一体化した樹脂繊維、繊維に銅箔がスパイラルに巻回された錦糸線を用いることが可能である。
また、グラウンド導体は、有機導電材料を絶縁材料でコーティングしたものや、導電性繊維を用いることもできる。
【0062】
グラウンド導体は、内部導体１２（好ましくは信号線導体）と短絡しないように、内部導体１２及び圧電体１４を包むように配置されていることが好ましい。
外部導体１６の断面形状は、円形状、楕円形状、矩形状、異形状など様々な断面形状を適用することが可能である。特に、矩形断面は、内部導体（好ましくは信号線導体）、圧電体、必要に応じて絶縁体などに対して、平面で密着することが可能となるため、効率的に圧電効果により発生した電荷を電圧信号として検出することが可能となる。
外部導体１６の断面形状は、円形状、楕円形状、矩形状、異形状など様々な断面形状を適用することが可能である。特に、矩形断面は、内部導体（好ましくは信号線導体）、圧電体、必要に応じて絶縁体などに対して、平面で密着することが可能となるため、効率的に圧電効果により発生した電荷を電圧信号として検出することが可能となる。
【0063】
図７は、外部導体１６を含む圧電基材１００の側面図を示す。また、図８に、図７のＸ－Ｘ’線断面図を示す。
図７に示すように、圧電基材１００において、圧電体１４は、内部導体１２の外周面に沿って、螺旋角度β１で一端から他端にかけて、内部導体１２が見えないように一方向に螺旋状に隙間なく巻回されている。
「螺旋角度β１」とは、内部導体１２の軸方向Ｇ１と、内部導体１２の軸方向に対する圧電体１４の配置方向とがなす角度を意味する。また、本実施形態の圧電体１４は、内部導体１２に対して左巻きで巻回している。具体的には、内部導体１２の軸方向の一端側（図７の場合、右端側）から見たときに、圧電体１４は、内部導体１２の手前側から奥側に向かって左巻きで巻回している。
また、図７中、圧電体１４に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向は、両矢印Ｅ１で示されている。即ち、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向に、圧電体１４の配置方向（圧電体１４の長さ方向）が沿っている。
図７に示すように、圧電基材１００において、圧電体１４は、内部導体１２の外周面に沿って、螺旋角度β１で一端から他端にかけて、内部導体１２が見えないように一方向に螺旋状に隙間なく巻回されている。
「螺旋角度β１」とは、内部導体１２の軸方向Ｇ１と、内部導体１２の軸方向に対する圧電体１４の配置方向とがなす角度を意味する。また、本実施形態の圧電体１４は、内部導体１２に対して左巻きで巻回している。具体的には、内部導体１２の軸方向の一端側（図７の場合、右端側）から見たときに、圧電体１４は、内部導体１２の手前側から奥側に向かって左巻きで巻回している。
また、図７中、圧電体１４に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向は、両矢印Ｅ１で示されている。即ち、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向に、圧電体１４の配置方向（圧電体１４の長さ方向）が沿っている。
【0064】
本実施形態に係る圧電基材１００は、圧電体１４の外周に、外部導体１６が一方向に螺旋状に巻回されて配置されている。即ち、圧電基材１００は、内側から順に、長尺状の内部導体１２と、長尺状の圧電体１４と、外部導体１６と、を備えている。
以下、本実施形態に係る圧電基材１００の作用について説明する。
例えば、圧電基材１００の長さ方向に張力が印加されると、圧電体１４に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）にずり力が加わり、ヘリカルキラル高分子（Ａ）は分極する。このヘリカルキラル高分子（Ａ）の分極は、図８中、矢印で示されるように、圧電基材１００の径方向（圧電体１４の径方向）に生じ、その分極方向は位相が揃えられて生じると考えられる。これにより、効果的に張力に比例した電圧信号が検出される。
以下、本実施形態に係る圧電基材１００の作用について説明する。
例えば、圧電基材１００の長さ方向に張力が印加されると、圧電体１４に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）にずり力が加わり、ヘリカルキラル高分子（Ａ）は分極する。このヘリカルキラル高分子（Ａ）の分極は、図８中、矢印で示されるように、圧電基材１００の径方向（圧電体１４の径方向）に生じ、その分極方向は位相が揃えられて生じると考えられる。これにより、効果的に張力に比例した電圧信号が検出される。
【0065】
なお、本実施形態に係る圧電基材１００は上記形態に限定されない。例えば、圧電基材１００では、内部導体１２と圧電体１４との間に接着層が配置されていてもよい。これにより、圧電基材１００の長さ方向に張力が印加されても、圧電体１４と内部導体１２との相対位置がずれにくくなるため、圧電体１４に張力がより印加されやすくなる。
また、圧電基材１００においては、圧電体１４の外周面に、外部導体１６を一方向に螺旋状に巻回して配置したが、外部導体１６の配置方法はこれに限定されない。即ち、外部導体１６は圧電体１４の外周の少なくとも一部に配置されていればよい。また、外部導体１６の巻回方向も特に限定されない。
また、圧電基材１００においては、圧電体１４の外周面に、外部導体１６を一方向に螺旋状に巻回して配置したが、外部導体１６の配置方法はこれに限定されない。即ち、外部導体１６は圧電体１４の外周の少なくとも一部に配置されていればよい。また、外部導体１６の巻回方向も特に限定されない。
【0066】
なお、本実施形態の圧電基材１００は、一つの圧電体１４を備えていたが、これに限らず、複数の圧電体１４を含んでいてもよい。例えば、図９に示すように、圧電基材１００Ａは、長尺状の圧電体１４に加えて、長尺状の他の圧電体１５を備え、圧電体１４及び他の圧電体１５で組紐構造を構成してもよい。
具体的には、図９に示すように、圧電基材１００Ａは、圧電体１４が、内部導体１２の軸方向Ｇ２に対し、螺旋角度β１で一端から他端にかけて左巻きで螺旋状に巻回されている。そして、他の圧電体１５が螺旋角度β２で一端から他端にかけて右巻きで螺旋状に巻回され、かつ圧電体１４及び他の圧電体１５が交互に交差することで、組紐構造を構成することができる。
具体的には、図９に示すように、圧電基材１００Ａは、圧電体１４が、内部導体１２の軸方向Ｇ２に対し、螺旋角度β１で一端から他端にかけて左巻きで螺旋状に巻回されている。そして、他の圧電体１５が螺旋角度β２で一端から他端にかけて右巻きで螺旋状に巻回され、かつ圧電体１４及び他の圧電体１５が交互に交差することで、組紐構造を構成することができる。
【0067】
内部導体１２の外周面に沿って、圧電体１４と他の圧電体１５とで組紐構造を形成することにより、組紐構造を形成しない場合に比べ、圧電基材が屈曲変形させるような力が働いた際にも、しなやかに屈曲変形しやすくなる。これにより、例えば圧電基材に引張力を印加したときの発生電荷量が増加しやすくなる。したがって、圧電基材１００Ａによれば、圧電感度に優れたものとなる。
なお、本実施形態の圧電基材１００の外部導体１６に対して、樹脂被覆を施してもよい。被覆の樹脂としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系の樹脂が好適である。
なお、本実施形態の圧電基材１００の外部導体１６に対して、樹脂被覆を施してもよい。被覆の樹脂としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系の樹脂が好適である。
【0068】
（作用）
本実施形態のベッド装置１０による作用は以下のとおりである。
本実施形態のベッド装置１０は、ベッド２０の床板２４の上に置かれた７つのセンサユニット３２により、臥位の人体を検知可能に構成されている。
センサユニット３２は、基準面３３に沿って軸方向が設けられ、かつ径方向に加えられた圧力を検出するライン状の圧電基材１００と、圧電基材１００を支持するように基準面３３に対して設けられた緩衝材３７と、を含んでいる。本実施形態の緩衝材３７は、圧電基材１００の軸方向から見た断面が基準面３３側の幅よりも圧電基材１００側の幅が狭くなるように形成されている。詳しくは、緩衝材３７は、同一素材の下部緩衝部３７Ａと上部緩衝部３７Ｂとにより構成されており、上部緩衝部３７Ｂの幅が下部緩衝部３７Ａの幅よりも狭くなるように構成されている。
本実施形態のベッド装置１０による作用は以下のとおりである。
本実施形態のベッド装置１０は、ベッド２０の床板２４の上に置かれた７つのセンサユニット３２により、臥位の人体を検知可能に構成されている。
センサユニット３２は、基準面３３に沿って軸方向が設けられ、かつ径方向に加えられた圧力を検出するライン状の圧電基材１００と、圧電基材１００を支持するように基準面３３に対して設けられた緩衝材３７と、を含んでいる。本実施形態の緩衝材３７は、圧電基材１００の軸方向から見た断面が基準面３３側の幅よりも圧電基材１００側の幅が狭くなるように形成されている。詳しくは、緩衝材３７は、同一素材の下部緩衝部３７Ａと上部緩衝部３７Ｂとにより構成されており、上部緩衝部３７Ｂの幅が下部緩衝部３７Ａの幅よりも狭くなるように構成されている。
【0069】
上述のように、本実施形態の圧電基材１００は圧電感度に優れている。しかしながら、ベッド装置１０に対して圧電基材１００を有するセンサユニット３２を配置した場合、単に断面矩形の緩衝材３７を使用すると、圧電基材１００の検知精度は緩衝材３７の材質に依存することになる。そのため、緩衝材３７を構成する材料の弾性率、ゴム硬度、密度が低すぎると、大きな圧縮荷重による歪に対して緩衝材３７の空胞が潰れて圧電基材１００が歪にくくなり高感度のセンシングが困難となる。一方、緩衝材３７を構成する材料の弾性率、ゴム硬度、密度が高すぎると、体重が極めて軽い人がベッド２０に横たわった場合に、圧電基材１００が歪まず電圧出力が十分ではなく、人の在不在を誤検知する場合がある。
【0070】
これに対して、本実施形態によれば、センサユニット３２に加わる荷重が低荷重の場合は主に上部緩衝部３７Ｂにおいて荷重を吸収させ、高荷重の場合は上部緩衝部３７Ｂに加えて下部緩衝部３７Ａで吸収させることができる。そのため、本実施形態によれば、幅広い荷重の範囲に対して、精度の良い検知を行うことができる。
特に緩衝材３７の密度が０．０５～０．５ｋｇ／ｍ３で、かつＪＩＳ Ｋ７３１２に規定されたアスカーＣ型ゴム硬度が５～６０の範囲に設定することにより、幅広い荷重への対応が可能となる。
特に緩衝材３７の密度が０．０５～０．５ｋｇ／ｍ３で、かつＪＩＳ Ｋ７３１２に規定されたアスカーＣ型ゴム硬度が５～６０の範囲に設定することにより、幅広い荷重への対応が可能となる。
【0071】
また、本実施形態のセンサユニット３２において、緩衝材３７は、圧電基材１００の軸方向側の端部において軸方向外側に向かうにつれて基準面３３に向かう傾斜面ＳＬを有し、圧電基材１００は傾斜面ＳＬに沿って貼り付けられている。本実施形態によれば、かさ上げされた緩衝材３７の上面から基準面３３にかけて圧電基材１００を浮かせずに配設することができる。これにより、圧電基材１００における緩衝材３７の上面ではなく、浮いた部分に荷重が加えられた場合における、誤検知を抑制することができる。
【0072】
図２に示すように、本実施形態のベッド装置１０では、７つのセンサユニット３２が床板２４の上に設置されている。したがって、マットレス２６に臥位の就床者が存在すると、各センサユニット３２毎に圧電基材１００の径方向に就床者の人体から圧力が加えられる。その結果、圧電基材１００毎に圧力に応じた電圧が出力される。各圧電基材１００から電圧出力が入力されたＡＤ変換器４２では、アナログ信号である電圧出力がデジタル信号に変換され、処理用ＰＣ５０に出力される。そして、処理用ＰＣ５０では、検出部５５がデジタル信号を検出することにより、マットレス２６に就床者が存在するか否か、及びどの位置に寝ているかを検出することができる。例えば、ある圧電基材１００の電圧出力Ｖが閾値Ｖｔを超えた場合に、その圧電基材１００のあるセンサユニット３２上に就床者が寝ていると検知ができる。
【0073】
また、本実施形態のベッド装置１０は、人体検出装置３０の処理用ＰＣ５０に判定部５６を設けることで就床者の寝返りを検知可能な人体検出システムとすることができる。人体検出システムとしてのベッド装置１０においては、ベッド２０のベッド幅方向に沿ってセンサユニット３２が配置されている。そして、判定部５６では、ベッド幅方向において隣接する圧電基材１００同士の電圧出力を比較することで、マットレス２６上の就床者の移動を判定することができる。実際には、処理用ＰＣ５０の検出部５５において、各圧電基材１００からの電圧出力Ｖが閾値Ｖｔを超えた瞬間を記録し、判定部５６では閾値Ｖｔを超えた圧電基材１００の順番から就床者が寝返りをしたことや、寝返りの方向を判定することができる。
【0074】
以上、本実施形態によれば、寝ている人の在・不在の検出は勿論、ベッド２０の床面上での位置検知が可能である。そして、処理用ＰＣ５０を用いて、床面上における就床者の位置の片寄りを監視し、就床者や介護者に報知することにより、ベッド２０からの転落等を未然に防止することができる。
【0075】
なお、本実施形態のセンサユニット３２では、ライン状の圧電基材１００を直線的に配置させているがこの限りではない。例えば、基準面３３に沿って波状に配置したり、渦巻状に配置することにより、圧力を検知する方向や感度を変えることができる。
また、圧電基材１００は、内部導体１２に対して一方向に螺旋状に巻回された長尺状の圧電体１４を備え、内部導体１２と外部導体１６との間の電位差から圧電体１４に入力された圧力を検知することを特徴としている。本実施形態のベッド装置１０によれば、圧力を検知するセンサに圧電基材１００を用いることで、センサに供給する電源が不要である。これにより、例えば、圧力を検知するセンサをひずみゲージとするロードセルと比べて、待機状態において電力を消費しない。つまり、単純な回路で駆動できるので小型化に適している。さらに、圧電体に使用されるポリ乳酸はロードセルに比べて安価であるため、センサ部分の製造コストが抑制される。
また、圧電基材１００は、内部導体１２に対して一方向に螺旋状に巻回された長尺状の圧電体１４を備え、内部導体１２と外部導体１６との間の電位差から圧電体１４に入力された圧力を検知することを特徴としている。本実施形態のベッド装置１０によれば、圧力を検知するセンサに圧電基材１００を用いることで、センサに供給する電源が不要である。これにより、例えば、圧力を検知するセンサをひずみゲージとするロードセルと比べて、待機状態において電力を消費しない。つまり、単純な回路で駆動できるので小型化に適している。さらに、圧電体に使用されるポリ乳酸はロードセルに比べて安価であるため、センサ部分の製造コストが抑制される。
【0076】
（備考）
本実施形態の人体検出装置３０は、既存のベッド２０に組み込むことでベッド装置１０としてもよいし、絨毯、フローリング及び畳等の上に設置して使用してもよい。絨毯、フローリング及び畳等の上に設置した人体検出装置３０についても、上述したベッド装置１０と同様の作用効果を奏する。本実施形態の人体検出装置３０によれば、既存の寝具に組み合わせることができるため、手持ちの寝具をそのまま使用でき、かつ寝心地の悪化を抑制することができる。
本実施形態の人体検出装置３０は、既存のベッド２０に組み込むことでベッド装置１０としてもよいし、絨毯、フローリング及び畳等の上に設置して使用してもよい。絨毯、フローリング及び畳等の上に設置した人体検出装置３０についても、上述したベッド装置１０と同様の作用効果を奏する。本実施形態の人体検出装置３０によれば、既存の寝具に組み合わせることができるため、手持ちの寝具をそのまま使用でき、かつ寝心地の悪化を抑制することができる。
【0077】
本実施形態のベッド装置１０では、緩衝材３７である発泡ゴム又は樹脂の発泡倍率が大きくなるほど、密度やゴム硬度のバラツキが大きくなり、圧電基材１００のセンサ感度のバラツキが大きくなる。また天然ゴム等の材料はゴム硬度の経時的な変化量が大きく、センサ感度のバラツキが大きくなる。経時的な変化の少ないＥＰＤＭフォーム等が好適である。
また、緩衝材３７をベッド２０に用いる場合は、難燃性が要求される場合が多い。その場合の緩衝材３７の材料は、難燃化するため各種難燃性の添加剤を混錬した発泡プラスチックフォームの適用や、或いは樹脂自体に難燃性を有しているポリ塩化ビニルフォームや、ポリイミドフォーム等の適用が好ましい。
また、緩衝材３７をベッド２０に用いる場合は、難燃性が要求される場合が多い。その場合の緩衝材３７の材料は、難燃化するため各種難燃性の添加剤を混錬した発泡プラスチックフォームの適用や、或いは樹脂自体に難燃性を有しているポリ塩化ビニルフォームや、ポリイミドフォーム等の適用が好ましい。
【0078】
また、各実施形態のベッド装置１０では、支持板３６は必ずしも必要ではなく、床板２４の上に緩衝材３７を設けてもよい。
本実施形態における被覆部材である絶縁部材３８は、粘着テープや粘着性を有するフィルム等であるがこれに限らない。例えば、絶縁部材３８の形態としては、ラミネート、熱収縮チューブ、絶縁材料によるカバリング(例えば、ＰＥＴやフッ素のテープを圧電ラインに巻き付ける)等が挙げられる。
本実施形態における被覆部材である絶縁部材３８は、粘着テープや粘着性を有するフィルム等であるがこれに限らない。例えば、絶縁部材３８の形態としては、ラミネート、熱収縮チューブ、絶縁材料によるカバリング(例えば、ＰＥＴやフッ素のテープを圧電ラインに巻き付ける)等が挙げられる。
【0079】
なお、上記実施形態でＣＰＵ５０Ａがソフトウェア（プログラム）を読み込んで実行した検出部５５、判定部５６及び報知部５７に係る処理を、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、各種処理を、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。
【0080】
また、上記実施形態では、実行プログラムがストレージ５０Ｄ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。各プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の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。
【0081】
（第１の実施形態の変形例）
第１の実施形態のセンサユニット３２では、圧電基材１００が緩衝材３７の上面に配置されていた。しかし、これに限らず、圧電基材１００を緩衝材３７の上部に埋め込んでもよい。
例えば、図１０Ａに示すように、変形例１の上部緩衝部３７Ｂは、幅方向中央において、上面から下方に向けてセンサユニット３２の長手方向に沿ったスリットＳが形成されている。このスリットＳは例えば、圧電基材１００の径の２～３倍程度の深さとする。そして、スリットＳに圧電基材１００を配置後、スリットＳの上部を接着することによりセンサユニット３２を形成することができる。
第１の実施形態のセンサユニット３２では、圧電基材１００が緩衝材３７の上面に配置されていた。しかし、これに限らず、圧電基材１００を緩衝材３７の上部に埋め込んでもよい。
例えば、図１０Ａに示すように、変形例１の上部緩衝部３７Ｂは、幅方向中央において、上面から下方に向けてセンサユニット３２の長手方向に沿ったスリットＳが形成されている。このスリットＳは例えば、圧電基材１００の径の２～３倍程度の深さとする。そして、スリットＳに圧電基材１００を配置後、スリットＳの上部を接着することによりセンサユニット３２を形成することができる。
【0082】
また例えば、図１０Ｂに示すように、変形例２の上部緩衝部３７Ｂは、変形例１と同様にスリットＳを有しており、変形例２のセンサユニット３２は、スリットＳを覆うように緩衝材３７と同素材の覆部緩衝部材３９が接着されている。補足すると、上部緩衝部３７Ｂの幅方向中央に形成されたスリットＳに圧電基材１００を配置後、スリットＳを接着せずに、上部緩衝部３７Ｂの上面に両面テープ３４で覆部緩衝部材３９を接着することによりセンサユニット３２を形成することができる。
第１の実施形態の変形例１及び変形例２のように、圧電基材１００を緩衝材３７に埋め込んだ場合であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
第１の実施形態の変形例１及び変形例２のように、圧電基材１００を緩衝材３７に埋め込んだ場合であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【0083】
〔第２の実施形態〕
次に、第２の実施形態に係るベッド装置１０について説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態のベッド装置１０は、第１の実施形態とセンサユニット３２における緩衝材３７の形状が相違する。図１１Ａに示す本実施形態の緩衝材３７は、長手方向から見た断面が台形状に形成されている。また、緩衝材３７の幅方向中央において、上面から下方に向けてセンサユニット３２の長手方向に沿ったスリットＳが形成されている。このスリットＳは例えば、圧電基材１００の径の２～３倍程度の深さとする。そして、スリットＳに圧電基材１００を配置後、スリットＳの上部を接着することによりセンサユニット３２を形成することができる。
次に、第２の実施形態に係るベッド装置１０について説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態のベッド装置１０は、第１の実施形態とセンサユニット３２における緩衝材３７の形状が相違する。図１１Ａに示す本実施形態の緩衝材３７は、長手方向から見た断面が台形状に形成されている。また、緩衝材３７の幅方向中央において、上面から下方に向けてセンサユニット３２の長手方向に沿ったスリットＳが形成されている。このスリットＳは例えば、圧電基材１００の径の２～３倍程度の深さとする。そして、スリットＳに圧電基材１００を配置後、スリットＳの上部を接着することによりセンサユニット３２を形成することができる。
【0084】
（第２の実施形態の変形例）
第２の実施形態では、緩衝材３７に形成したスリットＳに圧電基材１００を配置し、その後、スリットＳの上部を接着していた。これに対して、図１１Ｂに示すように、変形例１のセンサユニット３２は、緩衝材３７の成型時にインサート成形を行い、圧電基材１００と緩衝材３７とが一体に成形されている。この場合、圧電基材１００は、緩衝材３７の上面から圧電基材１００の径の２～３倍程度の深さに配置させる。
第２の実施形態では、緩衝材３７に形成したスリットＳに圧電基材１００を配置し、その後、スリットＳの上部を接着していた。これに対して、図１１Ｂに示すように、変形例１のセンサユニット３２は、緩衝材３７の成型時にインサート成形を行い、圧電基材１００と緩衝材３７とが一体に成形されている。この場合、圧電基材１００は、緩衝材３７の上面から圧電基材１００の径の２～３倍程度の深さに配置させる。
【0085】
また例えば、図１１Ｃに示すように、変形例２のセンサユニット３２は、第２の実施形態と同様にスリットＳを有する緩衝材３７が設けられている。そして、変形例２のセンサユニット３２は、スリットＳを覆うように緩衝材３７と同素材の覆部緩衝部材３９が接着されている。補足すると、緩衝材３７の幅方向中央に形成されたスリットＳに圧電基材１００を配置後、スリットＳを接着せずに、緩衝材３７の上面に両面テープ３４で覆部緩衝部材３９接着することによりセンサユニット３２を形成することができる。
第２の実施形態及び、同実施形態の変形例１及び変形例２のように、圧電基材１００を緩衝材３７に埋め込んだ場合であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
第２の実施形態及び、同実施形態の変形例１及び変形例２のように、圧電基材１００を緩衝材３７に埋め込んだ場合であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【0086】
〔第３の実施形態〕
次に、第３の実施形態に係るベッド装置１０について説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態のベッド装置１０は、第１及び第２の実施形態とセンサユニット３２における緩衝材３７の形状が相違する。図１２Ａに示す本実施形態の緩衝材３７は、長手方向から見た断面が三角形状に形成されている。また、緩衝材３７の幅方向中央の頂部において、頂部から下方に向けてセンサユニット３２の長手方向に沿ったスリットＳが形成されている。このスリットＳは例えば、圧電基材１００の径の２～３倍程度の深さとする。そして、スリットＳに圧電基材１００を配置後、スリットＳの上部を接着することによりセンサユニット３２を形成することができる。
次に、第３の実施形態に係るベッド装置１０について説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態のベッド装置１０は、第１及び第２の実施形態とセンサユニット３２における緩衝材３７の形状が相違する。図１２Ａに示す本実施形態の緩衝材３７は、長手方向から見た断面が三角形状に形成されている。また、緩衝材３７の幅方向中央の頂部において、頂部から下方に向けてセンサユニット３２の長手方向に沿ったスリットＳが形成されている。このスリットＳは例えば、圧電基材１００の径の２～３倍程度の深さとする。そして、スリットＳに圧電基材１００を配置後、スリットＳの上部を接着することによりセンサユニット３２を形成することができる。
【0087】
（第３の実施形態の変形例）
第３の実施形態では、緩衝材３７に形成したスリットＳに圧電基材１００を配置し、その後、スリットＳの上部を接着していた。これに対して、図１２Ｂに示すように、変形例のセンサユニット３２は、緩衝材３７の成型時にインサート成形を行い、圧電基材１００と緩衝材３７とが一体に成形されている。この場合、圧電基材１００は、緩衝材３７の上面から圧電基材１００の径の２～３倍程度の深さに配置させる。
第３の実施形態及び、同実施形態の変形例のように、圧電基材１００を緩衝材３７に埋め込んだ場合であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
第３の実施形態では、緩衝材３７に形成したスリットＳに圧電基材１００を配置し、その後、スリットＳの上部を接着していた。これに対して、図１２Ｂに示すように、変形例のセンサユニット３２は、緩衝材３７の成型時にインサート成形を行い、圧電基材１００と緩衝材３７とが一体に成形されている。この場合、圧電基材１００は、緩衝材３７の上面から圧電基材１００の径の２～３倍程度の深さに配置させる。
第３の実施形態及び、同実施形態の変形例のように、圧電基材１００を緩衝材３７に埋め込んだ場合であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【0088】
〔第４の実施形態〕
次に、第４の実施形態に係るベッド装置１０について説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態のベッド装置１０は、第１～第３の実施形態とセンサユニット３２における緩衝材３７の形状が相違する。図１３Ａに示す本実施形態の緩衝材３７は、長手方向から見た断面が放物線状の山型に形成されている。また、緩衝材３７の幅方向中央の頂部において、頂部から下方に向けてセンサユニット３２の長手方向に沿ったスリットＳが形成されている。このスリットＳは例えば、圧電基材１００の径の２～３倍程度の深さとする。そして、スリットＳに圧電基材１００を配置後、スリットＳの上部を接着することによりセンサユニット３２を形成することができる。
次に、第４の実施形態に係るベッド装置１０について説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態のベッド装置１０は、第１～第３の実施形態とセンサユニット３２における緩衝材３７の形状が相違する。図１３Ａに示す本実施形態の緩衝材３７は、長手方向から見た断面が放物線状の山型に形成されている。また、緩衝材３７の幅方向中央の頂部において、頂部から下方に向けてセンサユニット３２の長手方向に沿ったスリットＳが形成されている。このスリットＳは例えば、圧電基材１００の径の２～３倍程度の深さとする。そして、スリットＳに圧電基材１００を配置後、スリットＳの上部を接着することによりセンサユニット３２を形成することができる。
【0089】
（第４の実施形態の変形例）
第４の実施形態では、緩衝材３７に形成したスリットＳに圧電基材１００を配置し、その後、スリットＳの上部を接着していた。これに対して、図１３Ｂに示すように、変形例のセンサユニット３２は、緩衝材３７の成型時にインサート成形を行い、圧電基材１００と緩衝材３７とが一体に成形されている。この場合、圧電基材１００は、緩衝材３７の上面から圧電基材１００の径の２～３倍程度の深さに配置させる。
第４の実施形態及び、同実施形態の変形例のように、圧電基材１００を緩衝材３７に埋め込んだ場合であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
第４の実施形態では、緩衝材３７に形成したスリットＳに圧電基材１００を配置し、その後、スリットＳの上部を接着していた。これに対して、図１３Ｂに示すように、変形例のセンサユニット３２は、緩衝材３７の成型時にインサート成形を行い、圧電基材１００と緩衝材３７とが一体に成形されている。この場合、圧電基材１００は、緩衝材３７の上面から圧電基材１００の径の２～３倍程度の深さに配置させる。
第４の実施形態及び、同実施形態の変形例のように、圧電基材１００を緩衝材３７に埋め込んだ場合であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【0090】
〔第５の実施形態〕
次に、第５の実施形態に係るベッド装置１０について説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態のベッド装置１０は、第１～第４の実施形態とセンサユニット３２における緩衝材３７の形状が相違する。図１４Ａに示す本実施形態の緩衝材３７は、長手方向から見た断面がガウシアンカーブ型に形成されている。また、緩衝材３７の幅方向中央の頂部において、頂部から下方に向けてセンサユニット３２の長手方向に沿ったスリットＳが形成されている。このスリットＳは例えば、圧電基材１００の径の２～３倍程度の深さとする。そして、スリットＳに圧電基材１００を配置後、スリットＳの上部を接着することによりセンサユニット３２を形成することができる。
次に、第５の実施形態に係るベッド装置１０について説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態のベッド装置１０は、第１～第４の実施形態とセンサユニット３２における緩衝材３７の形状が相違する。図１４Ａに示す本実施形態の緩衝材３７は、長手方向から見た断面がガウシアンカーブ型に形成されている。また、緩衝材３７の幅方向中央の頂部において、頂部から下方に向けてセンサユニット３２の長手方向に沿ったスリットＳが形成されている。このスリットＳは例えば、圧電基材１００の径の２～３倍程度の深さとする。そして、スリットＳに圧電基材１００を配置後、スリットＳの上部を接着することによりセンサユニット３２を形成することができる。
【0091】
（第５の実施形態の変形例）
第５の実施形態では、緩衝材３７に形成したスリットＳに圧電基材１００を配置し、その後、スリットＳの上部を接着していた。これに対して、図１４Ｂに示すように、変形例のセンサユニット３２は、緩衝材３７の成型時にインサート成形を行い、圧電基材１００と緩衝材３７とが一体に成形されている。この場合、圧電基材１００は、緩衝材３７の上面から圧電基材１００の径の２～３倍程度の深さに配置させる。
第５の実施形態及び、同実施形態の変形例のように、圧電基材１００を緩衝材３７に埋め込んだ場合であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
第５の実施形態では、緩衝材３７に形成したスリットＳに圧電基材１００を配置し、その後、スリットＳの上部を接着していた。これに対して、図１４Ｂに示すように、変形例のセンサユニット３２は、緩衝材３７の成型時にインサート成形を行い、圧電基材１００と緩衝材３７とが一体に成形されている。この場合、圧電基材１００は、緩衝材３７の上面から圧電基材１００の径の２～３倍程度の深さに配置させる。
第５の実施形態及び、同実施形態の変形例のように、圧電基材１００を緩衝材３７に埋め込んだ場合であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【0092】
〔第６の実施形態〕
次に、第６の実施形態に係るベッド装置１０について説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態のベッド装置１０は、第１の実施形態とセンサユニット３２における圧電基材１００の設置方法が相違する。図１５に示すように、本実施形態のセンサユニット３２では一対の絶縁部材３８により挟持された圧電基材１００が、両面テープ３４を介して緩衝材３７の上面に接着されている。なお、本実施形態では予め両面テープ３４が貼られた絶縁部材３８を相互に貼り合わせて圧電基材１００を被覆しているがこの限りではない。例えば、接着剤を使用して、向かい合う絶縁部材３８を圧電基材１００が挟まれるように貼り合わせてもよい。
第６の実施形態のように圧電基材１００を、緩衝材３７に埋め込んだ場合であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
次に、第６の実施形態に係るベッド装置１０について説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態のベッド装置１０は、第１の実施形態とセンサユニット３２における圧電基材１００の設置方法が相違する。図１５に示すように、本実施形態のセンサユニット３２では一対の絶縁部材３８により挟持された圧電基材１００が、両面テープ３４を介して緩衝材３７の上面に接着されている。なお、本実施形態では予め両面テープ３４が貼られた絶縁部材３８を相互に貼り合わせて圧電基材１００を被覆しているがこの限りではない。例えば、接着剤を使用して、向かい合う絶縁部材３８を圧電基材１００が挟まれるように貼り合わせてもよい。
第６の実施形態のように圧電基材１００を、緩衝材３７に埋め込んだ場合であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【0093】
〔第７の実施形態〕
次に、第７の実施形態に係るベッド装置１０について説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態のベッド装置１０は、第１の実施形態と圧電基材１００と同軸ケーブル１１０との接続部１０５の構造が相違する。図１６は図４に対応する圧電基材１００と同軸ケーブル１１０との接続部１０５の断面図である。なお、接続部１０５の外周を覆う樹脂Ｒ（図３Ａ参照）は省略している。第１の実施形態では、圧電基材１００の外部導体１６と同軸ケーブル１１０の外部導体１１６とが、銅箔である金属層１３０により接続されていた。これに対して、本実施形態では、圧電基材１００の外部導体１６と同軸ケーブル１１０の外部導体１１６とが、金属管１５０及び短絡線１６０により接続されている。また、金属管１５０は支持板３６に対して接着剤等で固定されている。
次に、第７の実施形態に係るベッド装置１０について説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態のベッド装置１０は、第１の実施形態と圧電基材１００と同軸ケーブル１１０との接続部１０５の構造が相違する。図１６は図４に対応する圧電基材１００と同軸ケーブル１１０との接続部１０５の断面図である。なお、接続部１０５の外周を覆う樹脂Ｒ（図３Ａ参照）は省略している。第１の実施形態では、圧電基材１００の外部導体１６と同軸ケーブル１１０の外部導体１１６とが、銅箔である金属層１３０により接続されていた。これに対して、本実施形態では、圧電基材１００の外部導体１６と同軸ケーブル１１０の外部導体１１６とが、金属管１５０及び短絡線１６０により接続されている。また、金属管１５０は支持板３６に対して接着剤等で固定されている。
【0094】
具体的に、同軸ケーブル１１０側では、金属管１５０の嵌入部１５０Ａに対して外部導体１１６が嵌入されており、金属管１５０の表面と外部導体１１６とがはんだ１５５にて接続されている。嵌入部１５０Ａは固定部の一例である。また、圧電基材１００側では、金属管１５０の挿入部１５０Ｂに対して圧電基材１００が挿入されており、金属管１５０と圧電基材の外部導体１６とは、短絡線１６０を介して電気的に接続されている。挿入部１５０Ｂは挿通部の一例である。短絡線１６０は、一端が金属管１５０にはんだ１６５にて接続され、他端が外部導体１６にはんだ１６６にて接続されている。
【0095】
本実施形態によれば、第１の実施形態の作用効果の他、圧電基材１００と同軸ケーブル１１０との接続部１０５において次の効果を奏する。すなわち、本実施形態では、固定により支持板３６と一体化された金属管１５０において、同軸ケーブル１１０は嵌入部１５０Ａで固定され、圧電基材１００は挿入部１５０Ｂにて固定されずに挿入されている。そのため、人が触れるなどして同軸ケーブル１１０に対して加えられた張力が圧電基材１００に波及することを抑制し、かつ同軸ケーブル１１０が圧電基材１００から抜けることを抑制することができる。また、圧電基材１００は、金属管１５０に対して摺動可能に固定されているため、受圧時の緩衝材３７の変形に伴い、圧電基材１００が軸方向にずれたとしても、接続部１０５における張力を緩和することができる。圧電基材１００のずれに伴う張力を抑制することで、圧電基材１００における検知誤差を抑制することができる。
さらに、接続部１０５が金属管１５０に覆われているため、外部のノイズをシールドすることができる。
さらに、接続部１０５が金属管１５０に覆われているため、外部のノイズをシールドすることができる。
【0096】
〔第８の実施形態〕
次に、第８の実施形態に係るベッド装置１０について説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態のベッド装置１０は、第１の実施形態とセンサユニット３２の配置が相違する。具体的に、第１の実施形態のベッド装置１０では、床板２４の上に７つのセンサユニット３２が設置されているが、本実施形態のベッド装置１０では、図１７に示されるように、１つのセンサユニット３２しか設置されていない。本実施形態のセンサユニット３２は、ベッド幅方向を長手方向とするように、かつ臥位の人体の胸部付近に位置するように設置されている。
次に、第８の実施形態に係るベッド装置１０について説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態のベッド装置１０は、第１の実施形態とセンサユニット３２の配置が相違する。具体的に、第１の実施形態のベッド装置１０では、床板２４の上に７つのセンサユニット３２が設置されているが、本実施形態のベッド装置１０では、図１７に示されるように、１つのセンサユニット３２しか設置されていない。本実施形態のセンサユニット３２は、ベッド幅方向を長手方向とするように、かつ臥位の人体の胸部付近に位置するように設置されている。
【0097】
また、本実施形態のセンサユニット３２は、長尺袋状のケース６０に収納されている。図１８Ａ及び図１８Ｂに示されるように、ケース６０は、表地６２、裏地６４、囲み部６３、短冊部６６、及び面ファスナー６８を含んで構成されている。表地６２は、マットレス２６に面する生地であって、荷重を受ける側の面を覆う布地である。表地６２は、薄くて柔らかい織物や編物の生地が好ましい。また、裏地６４は、床板２４に面する生地であって、防滑性を付与するために、ゴムシートや、ポリウレタンシート、ポリウレタン繊維を含む織物、編物などを用いることが好ましい。囲み部６３は、ケース６０において、１つの短辺を除く周囲を囲むように設けられ、表地６２及び裏地６４に対してそれぞれ縫い合わされている。そして、表地６２、裏地６４及び囲み部６３により、開口６５Ａを有する袋状の収容部６５が形成される。
【0098】
短冊部６６は、開口６５Ａ付近の裏地６４に縫い合わされた短冊状の生地である。短冊部６６は、ケース６０の幅方向に対して対に設けられており、ケース６０の長手方向外側に向けて延出している。面ファスナー６８は、フック状に起毛されたフック部６８Ａ、及びループ状に密集して起毛されたループ部６８Ｂを含む。フック部６８Ａは、短冊部６６の先端付近に対で設けられ、ループ部６８Ｂは、開口６５Ａ付近の表地６２に対して設けられている。なお、フック部６８Ａ及びループ部６８Ｂの配置は逆でもよい。
開口６５Ａから収容部６５にセンサユニット３２を挿入し、短冊部６６を折り返して、フック部６８Ａ及びループ部６８Ｂを面接触させて係合させることにより、開口６５Ａが塞がれる。このとき、一対の短冊部６６の間から同軸ケーブル１１０を通すことができる。
開口６５Ａから収容部６５にセンサユニット３２を挿入し、短冊部６６を折り返して、フック部６８Ａ及びループ部６８Ｂを面接触させて係合させることにより、開口６５Ａが塞がれる。このとき、一対の短冊部６６の間から同軸ケーブル１１０を通すことができる。
【0099】
本実施形態によれば、既設のベッド２０に対して１つのセンサユニット３２を設置するだけで、容易にベッド装置１０を構成することができる。また、本実施形態は、寝返りの検知はできないものの、ベッド２０における人の在不在判定を行うことができ、心拍数及び呼吸数の測定を高精度で行うことができる。
また、本実施形態のケース６０によれば、ベッド２０に対する位置ずれを抑制することができ、圧電基材１００により圧力の検知精度を向上させることができる。特に、本実施形態によれば、ベッド２０を部分的にリクライニングした場合にセンサユニット３２が滑り落ちない。
なお、第８の実施形態において、ケース６０は必須の構成ではない。また、他の実施形態において、センサユニット３２をケース６０に収容させてもよい。
また、本実施形態のケース６０によれば、ベッド２０に対する位置ずれを抑制することができ、圧電基材１００により圧力の検知精度を向上させることができる。特に、本実施形態によれば、ベッド２０を部分的にリクライニングした場合にセンサユニット３２が滑り落ちない。
なお、第８の実施形態において、ケース６０は必須の構成ではない。また、他の実施形態において、センサユニット３２をケース６０に収容させてもよい。
【実施例】
【0100】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【0101】
（１）緩衝材の形状による感度の確認
まず、緩衝材３７の形状を変化させた場合におけるセンサ感度について確認する。
（実施例１、２及び比較例の製造）
＜圧電基材の製造＞
ヘリカルキラル高分子（Ａ）としてのＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ ＬＬＣ社製ポリ乳酸（品名：ＩｎｇｅｏＴＭ ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ、銘柄：４０３２Ｄ）１００質量部に対して、安定化剤〔ラインケミー社製Ｓｔａｂａｘｏｌ Ｐ４００（１０質量部、重量平均分子量２００００）、ラインケミー社製Ｓｔａｂａｘｏｌ Ｉ（７０質量部、重量平均分子量３６３）、及び日清紡ケミカル社製カルボジライトＬＡ－１（２０質量部、重量平均分子量２０００）の混合物〕１．０質量部を添加し、ドライブレンドして原料を作製した。
まず、緩衝材３７の形状を変化させた場合におけるセンサ感度について確認する。
（実施例１、２及び比較例の製造）
＜圧電基材の製造＞
ヘリカルキラル高分子（Ａ）としてのＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ ＬＬＣ社製ポリ乳酸（品名：ＩｎｇｅｏＴＭ ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ、銘柄：４０３２Ｄ）１００質量部に対して、安定化剤〔ラインケミー社製Ｓｔａｂａｘｏｌ Ｐ４００（１０質量部、重量平均分子量２００００）、ラインケミー社製Ｓｔａｂａｘｏｌ Ｉ（７０質量部、重量平均分子量３６３）、及び日清紡ケミカル社製カルボジライトＬＡ－１（２０質量部、重量平均分子量２０００）の混合物〕１．０質量部を添加し、ドライブレンドして原料を作製した。
【0102】
作製した原料を押出成形機ホッパーに入れて、２１０℃に加熱しながらＴダイから押し出し、５０℃のキャストロールに０．３分間接触させて、厚さ１５０μｍの予備結晶化シートを製膜した（予備結晶化工程）。得られた予備結晶化シートを７０℃に加熱しながらロールツーロールで、延伸速度１０ｍ／分で延伸を開始し、３．５倍までＭＤ方向に一軸延伸した（延伸工程）。
その後、前記一軸延伸フィルムを、ロールツーロールで、１４５℃に加熱したロール上に１５秒間接触させアニール処理し、その後急冷を行って、圧電フィルムを作製した（アニール処理工程）。
次いで、スリット加工機を用いて、圧電フィルムをスリットする方向と圧電フィルムの延伸方向とが略平行となるようにスリットして圧電体を得た。
その後、前記一軸延伸フィルムを、ロールツーロールで、１４５℃に加熱したロール上に１５秒間接触させアニール処理し、その後急冷を行って、圧電フィルムを作製した（アニール処理工程）。
次いで、スリット加工機を用いて、圧電フィルムをスリットする方向と圧電フィルムの延伸方向とが略平行となるようにスリットして圧電体を得た。
【0103】
内部導体として半径が０．１３５ｍｍ、長さ１００ｍｍの錦糸線を準備した。この錦糸線に、上記のようにして得た幅０．６ｍｍ、平均厚さ５０μｍのスリットリボン（圧電体）を左巻きに、錦糸線の長軸方向に対して４５°の角度（螺旋角度）で、錦糸線が見えないよう（露出しないよう）隙間なく、螺旋状に巻回し、錦糸線を包接した。これにより、錦糸線及びスリットリボンからなる同軸線構造体を得た。このときの錦糸線へのスリットリボンの巻回数は１７回／ｃｍである。
次に、外部導体として幅０．６ｍｍ、厚さ１００ｍｍにスリットカットした銅箔リボンを準備した。この銅箔リボンを、前記スリットリボンと同様の方法により、同軸線構造体のスリットリボンの周りに、スリットリボンが見えないよう隙間なく巻回し包接した。
以上のようにして、実施例１、２及び比較例で用いる圧電基材１００を得た。
なお、圧電基材１００を用いて、錦糸線の平均半径ａ及びスリットリボンの平均厚さＴを既述の方法で測定したところ、平均半径ａは０．０００１３５ｍであり、平均厚さＴは０．００００５ｍであった。
次に、外部導体として幅０．６ｍｍ、厚さ１００ｍｍにスリットカットした銅箔リボンを準備した。この銅箔リボンを、前記スリットリボンと同様の方法により、同軸線構造体のスリットリボンの周りに、スリットリボンが見えないよう隙間なく巻回し包接した。
以上のようにして、実施例１、２及び比較例で用いる圧電基材１００を得た。
なお、圧電基材１００を用いて、錦糸線の平均半径ａ及びスリットリボンの平均厚さＴを既述の方法で測定したところ、平均半径ａは０．０００１３５ｍであり、平均厚さＴは０．００００５ｍであった。
【0104】
＜センサユニットの製造＞
（実施例１）
図３Ｂに示すように、まず、塩化ビニル製で、長さ８５０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ３ｍｍの支持板３６の上面に、両面テープ３４が貼り付けられた長さ８００ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの下部緩衝部３７Ａとなる発泡樹脂を貼り付けた。また、上面及び下面の両面に両面テープが貼り付けられた長さ８００ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ５ｍｍの上部緩衝部３７Ｂとなる発泡樹脂を下部緩衝部３７Ａとしての発泡樹脂に貼り付けた。また、上部緩衝部３７Ｂとしての発泡樹脂の上面の幅方向中央に、圧電基材１００を貼り付けた。さらに、圧電基材１００を含む上部緩衝部３７Ｂの上部に絶縁部材３８となる厚さ２５μｍのポリイミドテープを貼り付け、圧電基材１００を緩衝材３７及び絶縁部材３８で挟み込んだ。
（実施例１）
図３Ｂに示すように、まず、塩化ビニル製で、長さ８５０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ３ｍｍの支持板３６の上面に、両面テープ３４が貼り付けられた長さ８００ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの下部緩衝部３７Ａとなる発泡樹脂を貼り付けた。また、上面及び下面の両面に両面テープが貼り付けられた長さ８００ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ５ｍｍの上部緩衝部３７Ｂとなる発泡樹脂を下部緩衝部３７Ａとしての発泡樹脂に貼り付けた。また、上部緩衝部３７Ｂとしての発泡樹脂の上面の幅方向中央に、圧電基材１００を貼り付けた。さらに、圧電基材１００を含む上部緩衝部３７Ｂの上部に絶縁部材３８となる厚さ２５μｍのポリイミドテープを貼り付け、圧電基材１００を緩衝材３７及び絶縁部材３８で挟み込んだ。
【0105】
一方、圧電基材１００とジャックコネクタ付きの２ｍの同軸ケーブル１１０との電気的接続は次の方法に従い行った。まず、圧電基材１００の内部導体１２と、同軸ケーブル１１０の内部導体１１２同士を対向させ、はんだ付けにより接続した。次に、内部導体１２及び内部導体１１２を絶縁被覆層１２０となる熱収縮チューブで覆い、加熱してはんだ１２５の周囲を密着させた。さらに、絶縁被覆層１２０の周りを金属層１３０となる銅箔テープで覆い、金属層１３０と同軸ケーブル１１０の外部導体１１６と、及び金属層１３０と圧電基材１００の外部導体１６と、をそれぞれはんだ付けにより接続した。さらに、同軸ケーブル１１０及び圧電基材１００の接続部１０５全体を覆うように樹脂Ｒであるホットメルトを充填し、センサユニット３２を完成させた。
図２及び図５に示すように、センサユニット３２は、同軸ケーブル１１０を情報処理ユニット４０に接続した。
図２及び図５に示すように、センサユニット３２は、同軸ケーブル１１０を情報処理ユニット４０に接続した。
【0106】
（実施例２）
図１９に示すように、実施例２のセンサユニット３２における緩衝材３７は、支持板３６に接着された下部緩衝部３７Ａと、下部緩衝部３７Ａの上面に接着された上部緩衝部３７Ｃとを有している。実施例２のセンサユニット３２は、上部緩衝部３７Ｃを構成する発泡樹脂を幅１０ｍｍとした以外は実施例１と同様に構成されている。
（比較例）
図２０に示すように、比較例のセンサユニット２３２における緩衝材３７は、支持板３６に接着された下部緩衝部３７Ａと、下部緩衝部３７Ａの上面に接着された上部緩衝部３７Ｄとを有している。比較例のセンサユニット２３２は、上部緩衝部３７Ｄを構成する発泡樹脂を下部緩衝部３７Ａと同じ幅の２０ｍｍとした以外は実施例１と同様に構成されている。
図１９に示すように、実施例２のセンサユニット３２における緩衝材３７は、支持板３６に接着された下部緩衝部３７Ａと、下部緩衝部３７Ａの上面に接着された上部緩衝部３７Ｃとを有している。実施例２のセンサユニット３２は、上部緩衝部３７Ｃを構成する発泡樹脂を幅１０ｍｍとした以外は実施例１と同様に構成されている。
（比較例）
図２０に示すように、比較例のセンサユニット２３２における緩衝材３７は、支持板３６に接着された下部緩衝部３７Ａと、下部緩衝部３７Ａの上面に接着された上部緩衝部３７Ｄとを有している。比較例のセンサユニット２３２は、上部緩衝部３７Ｄを構成する発泡樹脂を下部緩衝部３７Ａと同じ幅の２０ｍｍとした以外は実施例１と同様に構成されている。
【0107】
＜ベッド装置の製造＞
実施例１、２及び比較例のベッド装置１０は、図１に示すように、フレーム２２、床板２４及びマットレス２６により構成されるシングルサイズのベッド２０を含む。そして、床板２４とマットレス２６との間にセンサユニット３２、２３２を配置してベッド装置１０を製造した。センサユニット３２の配置は図２に示すとおりである。
センサユニット３２を配置する際、センサユニット３２に防汚性、防水性、及び防滑性等を付与する目的のために、センサユニット３２を袋状のケース６０に収納してもよい。ケース６０の材質は塩ビシートや、布ケース等適宜目的に応じて使い分ける。例えば、センサユニット３２の荷重印加時の歪変形を抑制しないように、荷重を受ける側の面を覆う表地６２は、薄くて柔らかい織物や編物の生地が好ましい。また、床板２４に接触する裏地６４は、防滑性を付与するために、ゴムシートや、ポリウレタンシート、ポリウレタン繊維を含む織物、編物などを用いることが好ましい。
実施例１、２及び比較例のマットレス２６は、ポリウレタン製であって、幅Ｗが９７０ｍｍ、長さＬが２０００ｍｍ、厚さｄａが４０ｍｍである。また、マットレス２６の硬さは、ＪＩＳ Ｋ ６４００－２（軟質発泡材料―物理特性―第２部：硬さ及び圧縮応力―ひずみ特性の求め方）の６．４「Ａ法（四十％定圧縮して三十秒後の力を求める方法）」によれば、１５０Ｎとされている。
実施例１、２及び比較例のベッド装置１０は、図１に示すように、フレーム２２、床板２４及びマットレス２６により構成されるシングルサイズのベッド２０を含む。そして、床板２４とマットレス２６との間にセンサユニット３２、２３２を配置してベッド装置１０を製造した。センサユニット３２の配置は図２に示すとおりである。
センサユニット３２を配置する際、センサユニット３２に防汚性、防水性、及び防滑性等を付与する目的のために、センサユニット３２を袋状のケース６０に収納してもよい。ケース６０の材質は塩ビシートや、布ケース等適宜目的に応じて使い分ける。例えば、センサユニット３２の荷重印加時の歪変形を抑制しないように、荷重を受ける側の面を覆う表地６２は、薄くて柔らかい織物や編物の生地が好ましい。また、床板２４に接触する裏地６４は、防滑性を付与するために、ゴムシートや、ポリウレタンシート、ポリウレタン繊維を含む織物、編物などを用いることが好ましい。
実施例１、２及び比較例のマットレス２６は、ポリウレタン製であって、幅Ｗが９７０ｍｍ、長さＬが２０００ｍｍ、厚さｄａが４０ｍｍである。また、マットレス２６の硬さは、ＪＩＳ Ｋ ６４００－２（軟質発泡材料―物理特性―第２部：硬さ及び圧縮応力―ひずみ特性の求め方）の６．４「Ａ法（四十％定圧縮して三十秒後の力を求める方法）」によれば、１５０Ｎとされている。
【0108】
＜センサ感度の測定＞
上述のように製造したセンサユニット３２の感度の測定を行った。図２１に示すように、感度の測定は、引張試験機４１０（エーアンドディ社製引張試験機テンシロンＲＴＧ１２５０）と、エレクトロメータ４５０（ケースレー社製エレクトロメータ６５１４）と、ＡＤ変換器４５２と、解析用ＰＣ４５４とを使用した。引張試験機４１０はさらに、上下に移動するクロスヘッド４１５と、クロスヘッド４１５に固定されたロードセル４２０と、ロードセル４２０の先端に装着された金属ロッド４２５と、測定物を設置する架台４４０と、を含む。また、金属ロッド４２５の先端には押圧治具４３０が固定されている。この押圧治具４３０は、アクリル樹脂であって、厚さが１０ｍｍ、高さが５５ｍｍ、長さが７００ｍｍであり、下面の接触面の曲率半径が１２．３ｍに設定されている。
上述のように製造したセンサユニット３２の感度の測定を行った。図２１に示すように、感度の測定は、引張試験機４１０（エーアンドディ社製引張試験機テンシロンＲＴＧ１２５０）と、エレクトロメータ４５０（ケースレー社製エレクトロメータ６５１４）と、ＡＤ変換器４５２と、解析用ＰＣ４５４とを使用した。引張試験機４１０はさらに、上下に移動するクロスヘッド４１５と、クロスヘッド４１５に固定されたロードセル４２０と、ロードセル４２０の先端に装着された金属ロッド４２５と、測定物を設置する架台４４０と、を含む。また、金属ロッド４２５の先端には押圧治具４３０が固定されている。この押圧治具４３０は、アクリル樹脂であって、厚さが１０ｍｍ、高さが５５ｍｍ、長さが７００ｍｍであり、下面の接触面の曲率半径が１２．３ｍに設定されている。
【0109】
ここで、圧電基材１００で発生した電荷は、エレクトロメータ４５０において検出される。一方、ＡＤ変換器４５２では、エレクトロメータ４５０で検出された電荷と、ロードセル４２０で検出された荷重と、がそれぞれ入力される。そして、ＡＤ変換器４５２でデジタル化された情報が解析用ＰＣ４５４に出力され、解析用ＰＣ４５４においてセンサ感度が解析される。
【0110】
図２１に示すように、引張試験機４１０の架台４４０上にセンサユニット３２をセットし、センサユニット３２に対して押圧治具４３０で繰り返し押圧することで、感度を測定する。クロスヘッド４１５の速度を１００ｍｍ／ｍｉｎ、センサユニット３２に対する印加荷重を１Ｎから１５０Ｎの範囲で繰り返し印加した場合に、印加荷重をロードセル４２０で測定し、圧電基材１００の発生電荷量をエレクトロメータ４５０で測定した。次に解析用ＰＣ４５４において、散布図に対して測定データを印加荷重が横軸に電荷量Ｑが縦軸となるようにプロットし、最小二乗法で直線近似した場合の直線の傾きの値をセンサ感度（ｐＣ／Ｎ）として得た。
以下、実施例１、２及び比較例のセンサ感度を表１に示す。
以下、実施例１、２及び比較例のセンサ感度を表１に示す。
【0111】
【表1】
【0112】
表１に示すように、下部緩衝部３７Ａに対する上部緩衝部３７Ｂ、３７Ｃ、３７Ｄの幅が狭くなるほど、センサ感度が大きくなることが分かる。
【0113】
（２）緩衝材の材質の違いによる感度の確認
次に、緩衝材３７の材質を変えた場合におけるセンサ感度について確認する。
（実施例３～７の製造）
＜センサユニットの製造＞
実施例３～７のセンサユニット３２については、まず、硬質塩化ビニル製で、長さ６４０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの支持板３６の上面に、両面テープ３４が貼り付けられた長さ５７０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの下部緩衝部３７Ａとなる発泡樹脂を貼り付けた。また、上面及び下面の両面に両面テープが貼り付けられた長さ５７０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ５ｍｍの上部緩衝部３７Ｂとなる発泡樹脂を下部緩衝部３７Ａとしての発泡樹脂に貼り付けた。
次に、緩衝材３７の材質を変えた場合におけるセンサ感度について確認する。
（実施例３～７の製造）
＜センサユニットの製造＞
実施例３～７のセンサユニット３２については、まず、硬質塩化ビニル製で、長さ６４０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの支持板３６の上面に、両面テープ３４が貼り付けられた長さ５７０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの下部緩衝部３７Ａとなる発泡樹脂を貼り付けた。また、上面及び下面の両面に両面テープが貼り付けられた長さ５７０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ５ｍｍの上部緩衝部３７Ｂとなる発泡樹脂を下部緩衝部３７Ａとしての発泡樹脂に貼り付けた。
【0114】
ここで、緩衝材３７の材質は、実施例３が天然ゴム、実施例４及び実施例５がクロロプレンゴム、実施例６及び実施例７がＥＰＤＭ系ゴムである。各実施例に係る緩衝材３７の密度及びＪＩＳ Ｋ７３１２に準拠するアスカーゴム硬度計Ｃ型によるゴム硬度は表２に示すとおりである。
そして、上部緩衝部３７Ｂとしての発泡樹脂の上面の幅方向中央に、絶縁部材３８となる厚さ２５μｍのポリイミドテープに被覆された圧電基材１００を貼り付けた。なお、被覆方法について、実施例３、５、７のセンサユニット３２については、図１５に示すように、圧電基材１００の両側から絶縁部材３８を挟み込んだ上で、上部緩衝部３７Ｂに対して貼り付けた。また、実施例４及び６のセンサユニット３２については、図３Ｂに示すように、圧電基材１００を含む上部緩衝部３７Ｂの上部に絶縁部材３８を貼り付けた。
その余の製造工程については、上述の実施例１及び２と同様である。
そして、上部緩衝部３７Ｂとしての発泡樹脂の上面の幅方向中央に、絶縁部材３８となる厚さ２５μｍのポリイミドテープに被覆された圧電基材１００を貼り付けた。なお、被覆方法について、実施例３、５、７のセンサユニット３２については、図１５に示すように、圧電基材１００の両側から絶縁部材３８を挟み込んだ上で、上部緩衝部３７Ｂに対して貼り付けた。また、実施例４及び６のセンサユニット３２については、図３Ｂに示すように、圧電基材１００を含む上部緩衝部３７Ｂの上部に絶縁部材３８を貼り付けた。
その余の製造工程については、上述の実施例１及び２と同様である。
【0115】
＜センサ感度の測定＞
実施例１及び２と同様に、図２１に示す装置を使用して実施例３～７のセンサ感度を測定した。なお、実施例３～７の測定に係る押圧治具４３０は、アクリル樹脂であって、厚さが１０ｍｍ、高さが５０ｍｍ、長さが６００ｍｍであり、下面の接触面の曲率半径が９ｍに設定されている。また、クロスヘッド４１５の速度を１０ｍｍ／ｍｉｎ、センサユニット３２に対する印加荷重を１０Ｎから５０Ｎの範囲で繰り返し印加した場合に、印加荷重をロードセル４２０で測定し、圧電基材１００の発生電荷量をエレクトロメータ４５０で測定した。次に解析用ＰＣ４５４において、散布図に対して測定データを印加荷重が横軸に電荷量Ｑが縦軸となるようにプロットし、最小二乗法で直線近似した場合の直線の傾きの値をセンサ感度（ｐＣ／Ｎ）として得た。さらに、圧電基材１００の長さと発生電荷量は比例するので、圧電基材１００の長さが１ｍ当たりの出力電荷量に規格化して、圧電基材１００のセンサ感度とした。
以下、実施例３～７のセンサ感度を表２に示す。表２における感度比は、実施例３に対する比率を示す。
実施例１及び２と同様に、図２１に示す装置を使用して実施例３～７のセンサ感度を測定した。なお、実施例３～７の測定に係る押圧治具４３０は、アクリル樹脂であって、厚さが１０ｍｍ、高さが５０ｍｍ、長さが６００ｍｍであり、下面の接触面の曲率半径が９ｍに設定されている。また、クロスヘッド４１５の速度を１０ｍｍ／ｍｉｎ、センサユニット３２に対する印加荷重を１０Ｎから５０Ｎの範囲で繰り返し印加した場合に、印加荷重をロードセル４２０で測定し、圧電基材１００の発生電荷量をエレクトロメータ４５０で測定した。次に解析用ＰＣ４５４において、散布図に対して測定データを印加荷重が横軸に電荷量Ｑが縦軸となるようにプロットし、最小二乗法で直線近似した場合の直線の傾きの値をセンサ感度（ｐＣ／Ｎ）として得た。さらに、圧電基材１００の長さと発生電荷量は比例するので、圧電基材１００の長さが１ｍ当たりの出力電荷量に規格化して、圧電基材１００のセンサ感度とした。
以下、実施例３～７のセンサ感度を表２に示す。表２における感度比は、実施例３に対する比率を示す。
【0116】
【表2】
【0117】
表２に示すように、緩衝材３７の材質を柔らかいものに変更した場合に感度が向上する。また、及び圧電基材１００に対する絶縁部材３８の被覆を両面から片面にした場合に感度が向上する。
【符号の説明】
【0118】
１０ ベッド装置（人体検出システム）
１２ 内部導体（導体）
１４ 圧電体
３０ 人体検出装置
３３ 基準面
３６ 支持板（保持板）
３７ 緩衝材（緩衝体）
３８ 絶縁部材（被覆部材）
５５ 検出部
１００ 圧電基材
１０５ 接続部
１１０ 同軸ケーブル（配線）
１５０ 金属管
１５０Ａ 嵌入部（固定部）
１５０Ｂ 挿入部（挿通部）
ＳＬ 傾斜面
１２ 内部導体（導体）
１４ 圧電体
３０ 人体検出装置
３３ 基準面
３６ 支持板（保持板）
３７ 緩衝材（緩衝体）
３８ 絶縁部材（被覆部材）
５５ 検出部
１００ 圧電基材
１０５ 接続部
１１０ 同軸ケーブル（配線）
１５０ 金属管
１５０Ａ 嵌入部（固定部）
１５０Ｂ 挿入部（挿通部）
ＳＬ 傾斜面
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18A】
【図18B】
【図19】
【図20】
【図21】
