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CN101449138A - 阵列型电容式传感器 - Google Patents

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CN101449138A
CN101449138A CNA2007800184910A CN200780018491A CN101449138A CN 101449138 A CN101449138 A CN 101449138A CN A2007800184910 A CNA2007800184910 A CN A2007800184910A CN 200780018491 A CN200780018491 A CN 200780018491A CN 101449138 A CN101449138 A CN 101449138A
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Abstract

本发明提供一种阵列型电容式传感器，该阵列型电容式传感器(1)在可动电极侧基板(2)中的多个可动电极(6)之间，设置与可动电极(6)并行地延伸的狭缝(2b)。由此，该阵列型电容式传感器不仅可以廉价地制造并且即使在曲面上也可以精确、稳定地进行压力的测定。

Description

阵列型电容式传感器
技术领域
本发明涉及用于测定压力变动波形的传感器，特别地涉及阵列型电容式传感器。
背景技术
一般，作为测定压力的传感检测方式，除了利用应变电阻元件的传感检测方式之外，还已知利用电容元件的传感检测方式。在利用电容元件的传感检测方式中，由于与所述应变电阻元件相比，传感器元件的结构简单，因此具有无需利用需要高额制造成本的半导体制造工艺，就能够廉价地制造的优点。
作为利用该电容元件的传感检测方式，例如有非专利文献1所述的触觉传感器和非专利文献2所述的触觉传感器。由于这些是电容元件以阵列状配置在传感检测面上的压力传感器，因此适用于压力变动波形的测定。
下面，详细说明记载在所述非专利文献2的触觉传感器。图26是记载在所述非专利文献2的触觉传感器的压力检测部的外观斜视图；图27是图26所示的压力检测部的分解斜视图；图28(a)是从上方看图26所示的压力检测部时的俯视图，图28(b)是表示电容元件的布局的示意图；图29是包含图26所示的压力检测部的触觉传感器的电路结构图。
如图26和图27所示，记载在所述非专利文献2的触觉传感器1E主要具有下部电极11、上部电极21及衬垫构件31。下部电极11由互相并行地横置的实质上以直线状延伸的多个带状铜箔电极构成。上部电极21由相互并行于和所述下部电极11正交的方向纵置的实质上以直线状延伸的多个带状铜箔电极构成。在这些下部电极11和上部电极21之间，配置有由硅橡胶构成的衬垫构件31。
在以矩阵状配置的下部电极11和上部电极21的交叉部，下部电极11的一部分和上部电极21的一部分通过衬垫构件31相对配置为相隔规定的距离。由此，在该交叉部形成作为传感器元件的电容元件41(参见图28(a))。
如图28(a)和图28(b)所示，在具有所述结构的触觉传感器1E中，当在平面上看压力检测部时，电容元件41以阵列状排列而配置。每个电容元件41通过施加在上部电极21或下部电极11上的压力，在互相靠近的方向上发生变形，从而使其静电电容发生变化。
如图29所示的电路构成为，在以矩阵状配置的下部电极11或上部电极21的一侧的电极上，经由多路转换器(マルチプレクサ)50连接电源60，在另一侧的电极上，同样经由多路转换器50连接检测器70，通过多路转换器50选择特定的下部电极11和上部电极21，从而经由检测器70可得到阵列状配置的电容元件41中的一个电容元件的静电电容。例如，在图29中，当选择上数第二行的下部电极11和左数第三列的上部电极21时，输出由附图标记42表示的一个电容元件的静电电容。因而，可以测定触觉传感器1E的传感器面上的任意位置的压力。
另外，作为能够测定压力变动波形的其他技术，有利用电容元件的专利文献1所述的表面压力分布传感器、利用压电薄板的专利文献2所述的压力脉搏波传感器和压力脉搏波分析装置等。
图30是所述专利文献1的表面压力分布传感器的概略结构图。如该图所示，表面压力分布传感器101包括经由衬垫18相对配置为相隔一定间隙的隙缝的行布线部11和列布线部12。行布线部11由玻璃基板13、在该玻璃基板13上沿第一方向多数平行地排列的行布线14以及覆盖该行布线14的绝缘膜15构成，列布线部12由可挠性薄膜16以及在该可挠性薄膜16上沿第二方向多数平行地排列的列布线17构成。
图31是所述专利文献2的压力脉搏波传感器的概略结构图。如该图所示，压力脉搏波传感器102是将第一传感器部12和第二传感器部14层叠而构成。其中，第一传感器部12以将为了检测生物体的脉搏波而安装在体表面的带状压电薄板16向其宽度方向上配置多个的状态，将这些多个压电薄板16一体地固定在可挠性薄板18上而构成；第二传感器部14具有与该第一传感器部12相同的结构，且在水平面内相对第一传感器部12旋转90度而构成。非专利文献1：R.S.Fearing，
Figure A200780018491D00041
″Tactile Sensing Mechanisms
Figure A200780018491D0004133024QIETU
″，TheInternational Journal of Robotics Research，June 1990，Vol.9，No.3，pp.3-23
非专利文献2：D.A.Kontarinis et al.，″A Tactile Shape Sensing and DisplaySystem for Teleoperated Manipulation″，IEEE International Conference onRobotics and Automation，1995，pp.641-646
专利文献1：日本公开专利公报“特开2004-317403号公报(公开日：2004年11月11日)”
专利文献2：日本公开专利公报“特开2004-208711号公报(公开日：2004年7月29日)”
但是，所述现有结构存在以下问题点。
即，在所述非专利文献1和2的触觉传感器的结构中，如图32(a)和(b)所示，当把该触觉传感器安装在凹凸面(弯曲面)上时，在构成电极图案的基板的内径侧上被施加压缩应力，在外径侧上被施加拉伸应力，相对电极间距离变小。图32(a)表示所述触觉传感器的平常时(平面时)的侧面，图32(b)表示所述触觉传感器的弯曲时的侧面。因此，如图32(b)所示的弯曲时的传感器特性，从如图32(a)所示的平面时的传感器特性变动较大，导致传感器的灵敏度下降。此外，由于在相对电极间距离变小，且被施加压缩应力的状态下进行测定，因此导致初始输出增大。
这些问题点在所述专利文献1和2中也存在，具体来说，在专利文献1的表面压力分布传感器的结构中，即使是可挠性薄膜，由于各列布线不具有独立性，此外，在专利文献2的压力脉搏波传感器的结构中，由于将排列的压电薄板固定在可挠性薄板或弹性基体材料上，因此分别产生在弯曲面上进行测定时传感器特性变动的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于，提供一种可廉价地制造并且即使在弯曲面上也可以精确、稳定地进行压力测定的阵列型电容式传感器。
为了解决所述课题，本发明的阵列型电容式传感器，包括：第一基板，设置有相互并行地延伸的至少2行以上的第一电极；以及第二基板，设置有以规定的距离与所述第一基板面相对配置，且在与所述第一电极的延伸方向交叉的方向上相互并行地延伸的至少2列以上的第二电极，该阵列型电容式传感器的特征在于，在所述第一基板或所述第二基板中的所述多个第一电极或所述多个第二电极之间，设置有与所述第一电极或所述第二电极并行地延伸的狭缝状的基板狭缝部。
根据所述的结构，在所述第一基板或所述第二基板中的所述多个第一电极或所述多个第二电极之间，设置与所述第一电极或所述第二电极并行地延伸的狭缝状的基板狭缝部。
由此，在由第一电极和第二电极形成的电容元件的附近，配置基板狭缝部。即，在电容元件和与该电容元件相邻的至少一侧的电容元件之间，存在基板狭缝部。
在此，由于现有的阵列型电容式传感器，在第一基板或第二基板上都没有设置所述基板狭缝部，因此在相邻的电容元件之间不存在基板狭缝部。因此，在压力测定时，当所述第一基板或所述第二基板发生变形时，在相对配置的所述第一电极和所述第二电极上分别作用拉伸应力或压缩应力。由此，由于在电容元件上施加除了从测定对象物施加的压力以外的压力，因此初始输出增大，不能准确测定稳定的压力。
与此相反，在本发明的阵列型电容式传感器中，由于在相邻的电容元件之间存在基板狭缝部，因此在压力测定时，在弯曲面等上所述第一基板或第二基板发生变形的情况下，所述第一电极或所述第二电极与相邻的电极独立地发生变形。因此，能够减小在相当于变形处的电容元件中的、来自相邻的基板和电极的影响。从而，能够准确且稳定地测定由测定对象物施加的压力。另外，由于不受来自相邻基板和电极的影响，因此与现有的阵列型电容式传感器相比，能够降低交调失真(クロスト—ク)。而且，由于具有在所述第一基板或第二基板上设置基板狭缝部的简单的结构，因此能够廉价地制造可精确测定稳定的压力的阵列型电容式传感器。
另外，本发明的阵列型电容式传感器优选，在如上所述的阵列型电容式传感器中，将所述基板狭缝设置在与测定时的所述第一基板或所述第二基板的弯曲方向正交的方向上。
根据上述的结构，所述基板狭缝被设置在与测定时的所述第一基板或所述第二基板的弯曲方向正交的方向上。
在此，例如，在动脉波测定上使用阵列型电容式传感器时，所述第一基板或所述第二基板沿着手腕的形状弯曲。所述弯曲方向，以所述例子来说，是指将阵列型电容式传感器戴在被测者的手腕时弯曲的方向，即与动脉波的延伸方向正交的方向。
因此，在与弯曲方向正交的方向上设置所述基板狭缝部时，由于所述第一基板或所述第二基板以所述基板狭缝部作为边界弯曲，因此与在弯曲方向上设置所述基板狭缝部的情况相比，能够降低在相邻的电容元件之间相互给予的变形的影响。因此，能够更准确且稳定地测定由测定对象物施加的压力。此外，由于能够进一步降低来自相邻的基板和电极的影响，因此能够进一步降低交调失真。
另外，本发明的阵列型电容式传感器优选，在所述阵列型电容式传感器中，还包括介于所述第一基板和所述第二基板之间而保持所述规定距离的衬垫，在所述衬垫中所述第一电极或所述第二电极在该衬垫的投影区域上，设置沿与所述基板狭缝部的长度方向交叉的方向延伸的衬垫开口部。
根据上述的结构，在所述衬垫中所述第一电极或所述第二电极在所述衬垫的投影区域上，设置沿与所述基板狭缝部的长度方向交叉的方向延伸的衬垫开口部。
由此，由第一电极和第二电极形成的多个电容元件，分别由基板狭缝部和衬垫包围。即，在相邻的电容元件之间存在基板开口部或衬垫。因而，由于在没有基板狭缝部的电容元件之间存在衬垫，因此能够进一步降低相邻的电容元件之间的变形的影响。因而，不仅能够进一步准确且稳定地测定由测定对象物施加的压力，还能够进一步降低交调失真。
另外，本发明的阵列型电容式传感器优选，在所述的阵列型电容式传感器中，在所述衬垫中所述基板狭缝部在所述衬垫的投影区域上，设置与所述基板狭缝部并行地延伸的多个狭缝状的衬垫狭缝部。
根据上述的结构，由于在衬垫上设置与基板狭缝部相同方向的衬垫狭缝部，因此压力测定时的所述第一基板或第二基板的变形变得容易。因而，由于能够使第一电极或第二电极容易发生变形，因此能够提高阵列型电容式传感器的响应性。而且，能够进一步降低交调失真。
另外，本发明的阵列型电容式传感器优选，在所述的阵列型电容式传感器中，在所述第一基板的与第二基板侧相反侧的面上，或者在所述第二基板的与所述第一基板侧相反侧的面上，设置具有在所述基板狭缝部上的投影区域一致的槽部的稳定化构件。
根据上述的结构，由于设置具有与基板狭缝部相同方向的槽部的稳定化构件，因此压力测定时的所述第一基板或所述第二基板的变形变得容易。因而，由于能够使第一电极或第二电极容易发生变形，因此能够提高阵列型电容式传感器的响应性。即，不仅能够更准确地测定稳定的压力，还能够降低交调失真。而且，由于能够保持形成电容元件的第一电极或第二电极的平面性，因此第一电极和第二电极成为平行，能够降低弯曲时传感器特性的变动。
另外，本发明的阵列型电容式传感器优选，在所述的阵列型电容式传感器中，设置有所述基板狭缝部的、上述所述第一基板或所述第二基板具有可挠性。
根据上述的结构，由于设置有所述基板狭缝部的、所述第一基板或所述第二基板具有可挠性，因此压力测定时的所述第一基板或所述第二基板的变形变得更容易。因而，由于能够使第一电极或第二电极更容易发生变形，因此能够进一步提高阵列型电容式传感器的响应性。即，不仅能够更准确地测定稳定的压力，还能够进一步降低交调失真。
另外，本发明的阵列型电容式传感器优选，在所述的阵列型电容式传感器中，所述衬垫具有可挠性。
根据上述的结构，由于所述衬垫具有可挠性，因此压力测定时的所述第一基板或所述第二基板的变形变得更容易。因而，由于能够使第一电极或第二电极更容易发生变形，因此能够进一步提高阵列型电容式传感器的响应性。即，不仅能够更准确地测定稳定的压力，还能够进一步降低交调失真。
本发明的其他的目的、特征及优点，通过下面的记载可以充分掌握。此外，本发明的优点可以通过参照附图进行的下面的说明来掌握。
附图说明
图1是本发明实施方式1的阵列型电容式传感器的分解斜视图；
图2是从a-a方向看实施方式1的阵列型电容式传感器的局部剖面图；
图3是表示实施方式1的阵列型电容式传感器的可动电极侧基板的图，图3(a)表示从可动电极侧看该可动电极侧基板的平面，图3(b)表示图3(a)的局部放大，图3(c)表示从检测面侧(背面)看该可动电极侧基板的平面；
图4是表示实施方式1的阵列型电容式传感器的可动电极侧基板的图，图4(a)表示从固定电极侧看该固定电极侧基板的平面，图4(b)表示图4(a)的局部放大，图4(c)表示从未设置有固定电极一侧(背面)看该固定电极侧基板的平面；
图5是从上方看实施方式1的阵列型电容式传感器的衬垫时的俯视图；
图6是示意性地表示在被测者的体表面(手腕)上戴上实施方式1的阵列型电容式传感器时的可动电极侧基板的图；
图7(a)是示意性地表示现有的阵列型电容式传感器的电容元件的分解斜视图；
图7(b)是示意性地表示在检测面上安装现有的阵列型电容式传感器时的电容元件的横剖面图；
图8(a)是示意性地表示实施方式1的阵列型电容式传感器的电容元件的分解斜视图；
图8(b)是示意性地表示在检测面上安装实施方式1的阵列型电容式传感器时的电容元件的横剖面图；
图9(a)是表示现有的阵列型电容式传感器的压力和静电电容之间关系的曲线图；
图9(b)是表示在可动电极侧基板上设置有狭缝的实施方式1的阵列型电容式传感器的压力和静电电容之间关系的曲线图；
图10是示意性地表示在检测面上安装现有的阵列型电容式传感器时的电容元件的横剖面图，图10(a)和图10(b)表示在该阵列型电容式传感器上施加压力时可动电极的变形的变化；
图11是示意性地表示在检测面上安装实施方式1的阵列型电容式传感器时的电容元件的横剖面图，图11(a)图11(b)表示在实施方式1的阵列型电容式传感器上施加压力时可动电极的变形的变化；
图12是表示现有的阵列型电容式传感器的交调失真的结果的曲线图；
图13是表示实施方式1的阵列型电容式传感器的交调失真的结果的曲线图；
图14是表示实施方式1的阵列型电容式传感器的概略结构的图，图14(a)表示延长该阵列型电容式传感器的狭缝而割开可动电极侧基板的两端部的状态，图14(b)表示在该阵列型电容式传感器的衬垫上利用导电性粘接剂时的横剖面；
图15是本发明实施方式2的阵列型电容式传感器的分解斜视图；
图16是表示实施方式2的衬垫的概略结构的图，图16(a)表示该衬垫的概略结构的平面，图16(b)表示该衬垫的概略结构的斜视；
图17是本发明实施方式3的阵列型电容式传感器的分解斜视图；
图18是表示实施方式3的阵列型电容式传感器的概略结构的图，图18
(a)表示从上方看该阵列型电容式传感器的可动电极侧基板的平面，图18
(b)表示从下方看该阵列型电容式传感器的固定电极侧基板的平面，图18
(c)表示图18(a)所示的阵列型电容式传感器的a-a剖面；
图19是表示实施方式3的稳定化构件的概略结构的图，图19(a)表示该稳定化构件的概略结构的斜视，图19(b)表示沿Y方向看图19(a)所示的稳定化构件的侧面；
图20是表示将实施方式3的稳定化构件在固定电极侧基板上安装的工序的图；
图21是本发明实施方式4的阵列型电容式传感器的分解斜视图；
图22是从a-a方向看实施方式4的阵列型电容式传感器的局部剖面图；
图23是表示构成实施方式4的阵列型电容式传感器的构件的概略结构的图，图23(a)表示间隙稳定化构件的平面，图23(b)表示粘接薄板的平面，图23(c)表示衬垫的平面；
图24是表示实施方式4的间隙稳定化构件的、在粘接薄板上安装之前的概略结构的图；
图25是表示实施方式4的衬垫的装配工序的图；
图26是现有的电容式压力传感器的压力检测部的外观斜视图；
图27是图26所示的电容式压力传感器的压力检测部的分解斜视图；
图28(a)是从上方看图26所示的压力检测部时的俯视图；
图28(b)是表示图26所示的电容式压力传感器的电容元件的布局的模式图；
图29是包括图26所示的压力检测部的电容式压力传感器的电路结构图；
图30是现有的表面压力分布传感器的概略结构图；
图31是现有的压力脉搏波传感器的概略结构图；
图32是图26所示的电容式压力传感器的侧视图，图32(a)表示该压力传感器的平常时(平面时)的侧面，图32(b)表示该压力传感器的弯曲时的侧面。
附图标记说明
1，20，30，40  阵列型电容式传感器；
2  可动电极侧基板(第一基板，第二基板)；
2b 狭缝(基板狭缝部)；
3  衬垫；
3a 开口部(衬垫开口部)；
3b 狭缝(衬垫狭缝部)；
5  固定电极侧基板(第一基板，第二基板)；
6  可动电极(第一电极，第二电极)；
7  固定电极(第一电极，第二电极)；
8  稳定化构件；
8c 槽部。
具体实施方式
下面，利用附图说明本发明的一实施方式。阵列型电容式传感器作为通过静电电容的变化来检测物理量的传感器，可应用于各个领域，但在本实施方式中，作为其一例，举例说明测定生物体的动脉内压波形的情况。
首先，简单说明本实施方式的阵列型电容式传感器的概要。
本实施方式的阵列型电容式传感器，能够例如通过按压生物体的体表面来测定动脉内压的压力变动波形，该阵列型电容式传感器包括固定电极侧基板、可动电极侧基板和72个电容元件。其中，固定电极侧基板具有3行的固定电极，在按压时，这些固定电极相互并行配置为在与动脉波的延伸方向大致正交的方向上以直线状延伸；可动电极侧基板具有24列的可动电极，这些可动电极以规定的距离与所述固定电极相对配置，并且相互并行地配置为在与所述固定电极的延伸方向交叉的方向上延伸；72个电容元件形成在所述3行的固定电极和所述24列的可动电极的交叉部。另外，所述24列的可动电极之间设置有狭缝，并且相对于施加在可动电极侧基板的压力，独立地变形。
一般，用于测定动脉内压波形的阵列型电容式传感器，为了被按压在生物体表面，从上方通过空气袋等施加压力。由此，使所述可动电极侧基板沿着被测者的测定部位的形状(凹凸)贴紧在被测者的体表面上，通过检测所述电容元件的静电电容来能够测定动脉内压。
下面，说明本实施方式的阵列型电容式传感器的详细结构。实施方式1中对用语所作的定义，若没有特别提示，也适用于后述的其他实施方式中。
实施方式1
图1是本发明实施方式1的阵列型电容式传感器的分解斜视图，图2是从a-a方向看所述阵列型电容式传感器的局部剖面图。如图1和图2所示，阵列型电容式传感器1包括可动电极侧基板2、衬垫3、介电薄膜4及固定电极侧基板5。
可动电极侧基板(第一基板，第二基板)通过与检测面(在此指生物体的体表面)接触，获取测定对象的动脉内压，并在与所述检测面相反侧包括具有可挠性的薄板状的可动电极(第一电极，第二电极)6，并且在可动电极6的两端部设置有连接器连接部2a。可动电极侧基板2由例如具有绝缘性的玻璃-环氧树脂、聚酰亚胺薄膜、PET薄膜、环氧树脂薄膜等构成。关于可动电极侧基板2和可动电极6将在后面详述。
固定电极侧基板(第一基板，第二基板)5在可动电极侧基板2的与所述检测面相反侧，与该可动电极侧基板2相对配置，具有固定电极(第一电极，第二电极)7，并且在固定电极7的端部设置有连接器连接部5a。固定电极侧基板5与可动电极侧基板2同样，由例如具有绝缘性的玻璃-环氧树脂、聚酰亚胺薄膜、PET薄膜、环氧树脂薄膜等构成。关于固定电极侧基板5和固定电极7将在后面详述。
衬垫3由硅橡胶等构成，其配置在可动电极侧基板2和固定电极侧基板5之间，以确保规定的距离(间隙)。通过保持可动电极侧基板2和固定电极侧基板5之间的间隙(空间)，来保持可动电极6和固定电极7之间的间隙。所述间隙的大小，根据用陈列型电容式传感器1检测的物理量大小范围以及可动电极侧基板2的变形量任意地设定。关于衬垫3将在后面详述。
介电薄膜4防止因可动电极侧基板2的可动电极6和固定电极侧基板5的固定电极7接触而产生的短路，并且增大静电容量。介电薄膜4优选厚度薄，由例如厚度为20μm的环氧系薄膜构成。
在此，参照图3说明可动电极侧基板2、固定电极侧基板5及衬垫3的详细的结构。
图3是表示实施方式1的阵列型电容式传感器的可动电极侧基板的图，图3(a)表示从可动电极侧看该可动电极侧基板的平面，图3(b)表示图3(a)的局部放大，图3(c)表示从检测面侧(背面)看该可动电极侧基板的平面。在本实施方式以及后述的各个实施方式中，将形成可动电极6的多个带状电极的延伸方向设为Y方向，将与Y方向正交且与可动电极侧基板2面平行的方向设为X方向。
如图3(a)和(b)所示，可动电极6由沿Y方向以直线状延伸的24行带状电极构成，且互相并行地配置为相隔等间距。另外，在本实施方式中，可动电极6由24行带状电极构成，但并不限于此，只要至少2行以上即可。而且，可动电极6使用溅射法或蒸镀法由铜箔等形成在可动电极侧基板2上，其根据从检测面受到的压力，能够伴随可动电极侧基板2的变形而变形。各个带状电极的端部连接在12ch用的两个连接器连接部2a中的任意一个。
如图3(b)和(c)所示，在可动电极侧基板2上，与以直线状延伸的所述24行带状电极的彼此间的间隙相对应，以直线状并行地设置有多个狭缝(基板狭缝部)2b。由此，当可动电极侧基板2从检测面受到压力时，构成可动电极6的各个带状电极能够独立于相邻的带状电极而发生变形。
图4是表示实施方式1的阵列型电容式传感器的可动电极侧基板的图，图4(a)表示从固定电极侧看该固定电极侧基板的平面，图4(b)表示图4(a)的局部放大，图4(c)表示从未设置有固定电极一侧(背面)看该固定电极侧基板的平面。
如图4(a)和(b)表示，固定电极7由沿X方向以直线状延伸的3列带状电极构成，并且并行地配置为互相相隔等间隙。另外，在本实施方式中，固定电极7由3列带状电极构成，但并不限于此，只要至少2列以上即可。而且，固定电极7使用溅射法或蒸镀法由铜箔等形成在固定电极侧基板5上，其不受从检测面受到的压力的影响。各个带状电极的端部连接在3ch用的连接器连接部5a上。
图5是从上方看衬垫3时的俯视图。衬垫3配置在所述可动电极侧基板2和固定电极侧基板5之间，用于保持两者之间的距离为一定。此外，在衬垫3上，根据固定电极7的配置，沿X方向以直线状设置有3列的开口部(衬垫开口部)3a，以使不覆盖固定电极7。开口部3a的宽度和长度优选与固定电极7的宽度和长度相同，或者比固定电极7的宽度和长度大。
接着，说明由所述的结构构件构成的阵列型电容式传感器1的装配方法。
如图1所示，从上方看，具有可动电极6的可动电极侧基板2和具有固定电极7的固定电极侧基板5被层叠，使得各个带状电极即24行带状电极和3列带状电极交叉。另外，衬垫3被配置在可动电极侧基板2和固定电极侧基板5之间，以使该衬垫3的开口部3a和固定电极侧基板5的固定电极7吻合。另外，在可动电极侧基板2和固定电极侧基板5之间，除了衬垫3之外，还配置介电薄板，这些结构部件通过溅射法或蒸镀法等层叠而贴紧。
在如上所述地被装配的阵列性电容式传感器1的、以矩阵状配置的可动电极6和固定电极7的交叉部中，利用由硅橡胶等构成的衬垫3使可动电极6和固定电极7保持规定的距离(例如100μm左右)而形成空间区域。由此，可动电极6的一部分和固定电极7的一部分通过空间区域而相对地配置，在该交叉部形成作为传感器元件的电容元件。在本实施方式的阵列型电容式传感器1中，由3行×24列的电极形成共计72个电容元件。
接着，说明阵列型电容式传感器1的使用方法和原理。图6是示意性地表示在被测者的体表面(例如手腕)戴上阵列型电容式传感器1时可动电极侧基板2的图。
如图6所示，在手腕上戴阵列型电容式传感器1时，将可动电极侧基板2的与设置有可动电极6的面相反侧的面按压在手腕上，使得可动电极侧基板2的直线状的狭缝2b的长度方向和被测者的动脉波100的延伸方向大致一致。另外，为了使可动电极侧基板2贴紧手腕，从固定电极侧基板5的上方通过空气袋1a(参见图7(b))施加按压力。由此，由于可动电极侧基板2按压检测面(手腕)1b(参见图7(b))而安装，因此可动电极侧基板2和可动电极6沿着手腕的形状而变形。此时，由于在可动电极基板2上，与构成可动电极6的带状电极并行地设置有狭缝2b，因此不会向以往那样，因安装时的变形而在各个带状电极上作用压缩应力和拉伸应力。
由此，形成电容元件的可动电极6受到来自手腕的动脉内压，从而向固定电极7侧变形。通过可动电极6变形，可动电极6和固定电极7之间的距离发生变化，并且静电电容(带电的电量)发生变化。通过将变化的静电电容变换为电压，能够检测施加在可动电极侧基板2上的压力。
由此，在本实施方式的阵列型电容式传感器1中，将可动电极侧基板2安装在检测面1b上，以使可动电极侧基板2的直线状的狭缝2b的长度方向和被测者的动脉波200的延伸方向大致一致的情况下，构成可动电极6的带状的电极沿着检测面1b的形状，分别独立地变形。因而，形成在阵列型电容式传感器1的多个电容元件，不会互相波及变形的影响。对于此问题，参照图7和图8更详细地说明。
图7是示意性地表示电容元件的图，其中，图7(a)是示意性地表示现有的阵列型电容式传感器中的电容元件的分解斜视图，图7(b)是示意性地表示在检测面1b上安装现有的阵列型电容式传感器时的电容元件的横剖面图。另外，图8(a)是示意性地表示本实施方式的阵列型电容式传感器1的电容元件的分解斜视图，图8(b)是示意性地表示在检测面1b上安装本实施方式的阵列型电容式传感器1时的电容元件的横剖面图。图7(a)和图8(a)中示出了与动脉波的延伸方向(图中箭头X方向)相邻的可动电极6a和6b，以及与正交于X方向的方向(图中箭头Y方向)相邻的可动电极6a和6c。另外，分别由电容元件a、b、c表示与可动电极6a、6b、6c对应的电容元件(未图示)。
在现有的阵列型电容式传感器中，在被测者的手腕上按压并安装阵列型电容式传感器1时，由于各个带状电极配置在1个连续的可动电极侧基板2上，因此多个带状电极沿着检测面(手腕)1b的凹凸部而发生变形。具体而言，如图7(b)所示，在与手腕的凹部接触的部分的电容元件a中，通过与可动电极6a相邻的可动电极6c，在该可动电极6a上作用拉伸应力，而在固定电极7a上作用压缩应力。由此，由于可动电极6a和固定电极7a之间的距离变小，因此电容元件a的静电电容变动，与将阵列型电容式传感器1未戴在手腕上的平常状态或平面安装时相比，初始输出增大。由于测定时经常处于所述应力作用的状态，因此相对于来自检测面(手腕)1b的压力(血压)的静电电容的变化变小，即电容元件a的响应性变差，阵列型电容式传感器1的灵敏度变差。由此，在现有的阵列型电容式传感器中，由于获取脉压的电容元件a受到相邻的电容元件c的影响，因此不能准确地测定稳定的压力。
与此相比，在本实施方式的阵列型电容式传感器1中，由于阵列型电容式传感器1被戴在被测者的手腕上，以使在可动电极侧基板2中的带状电极之间设置直线状的狭缝2b，并且使该狭缝2b的长度方向和被测者的动脉的延伸方向(图中箭头X方向)大致一致，因此多个可动电极6沿着手腕的凹凸部独立地变形。具体而言，如图8(b)所示，在由空气袋1a按压的部分的电容元件a中，可动电极6a以与相邻的可动电极6c分离的状态而独立。因此，因可动电极6c引起的拉伸应力不作用于可动电极6a上。因而，即使在凹凸面上安装阵列型电容式传感器1时，静电电容a和c的关系成为与平面安装状态相同的环境即与电容元件a和b相同的关系。即，即使在折弯部或弯曲部等凹凸面上安装阵列型电容式传感器1，只产生视在的变形，电容元件a～c成为与在凹凸面上未安装阵列型电容式传感器1的状态相同。因而，不会像以往那样，增大初始输出，可以准确地测定稳定的压力。
即使在如上所述那样安装阵列型电容式传感器1时，由于相邻的电容元件a和c相互不受可动电极侧基板1和可动电极6的变形的影响，因此与现有的阵列型电容式传感器相比，能够降低交调失真。
如上所述，本实施方式的阵列型电容式传感器1被安装为可动电极6的延伸方向及狭缝2b的延伸方向与被测者的动脉波的延伸方向大致一致。即，在安装阵列型电容式传感器1时，狭缝2b被设置在与可动电极侧基板2的弯曲方向大致正交的方向上。所述弯曲方向，是指当把阵列型电容式传感器1戴在被测者的手腕时弯曲的方向，是与动脉波的延伸方向大致正交的方向。由此，通过将阵列型电容式传感器1被安装为可动电极6之间的狭缝2b与所述弯曲方向正交，能够增大狭缝2b的效果即可动电极6的独立的变形效果。
另外，阵列型电容式传感器1并不限于所述的结构，例如，也可以是安装在可动电极6的延伸方向及狭缝2b的延伸方向与被测者的动脉波的延伸方向互相大致正交的方向。即使在这样结构的情况下，由于狭缝2b介于可动电极6a和可动电极6c之间，因此可动电极6a和可动电极6c互相不受变形的影响。因而，不会像以往那样，增大初始输出，能够准确地测定稳定的压力。
由此，本实施方式的阵列型电容式传感器1优选多个电容元件能够分别独立地变形的结构。具体而言，在相邻的两个电容元件之间，在可动电极6一侧设置有狭缝2b，或者设置有衬垫3。
实验效果
在此，将用于证实上述的效果的实验结果表示如下。在本实验中，测定了对阵列型电容式传感器1的整体上施加压力时的某特定的电容元件的电容变化。图9(a)是表示现有的阵列型电容式传感器的压力和静电电容之间关系的曲线图，图9(b)是表示在可动电极侧基板2上设置狭缝2b的本实施方式的阵列型电容式传感器1的压力和静电电容之间关系的曲线图。在图9(a)和图9(b)中，虚线表示将阵列型电容式传感器安装为平面状的情况下(平面时)的测定结果，实线表示将阵列型电容式传感器1安装在R10的夹具的情况下(弯曲时)的测定结果。
另外，在本实验中所使用的各个阵列型电容式传感器1满足以下设计条件。即，可动电极侧基板2的厚度为125μm，以1mm间隙排列24条宽度0.8mm、长度22mm的可动电极6。固定电极侧基板5的厚度为125μm，以10mm间隙排列3条宽度2mm、长度25mm的固定电极7。衬垫3由厚度为100μm的聚酯系薄膜构成，介电薄膜4由厚度为20μm的环氧系薄膜构成。另外，现有的阵列型电容式传感器和本实施方式的阵列型电容式传感器1的不同点在于，本实施方式的阵列型电容式传感器1在可动电极侧基板2上以1mm间隙设置有25条宽度为0.2mm的狭缝2b。
如图9(a)所示，在现有的阵列型电容式传感器中，平面时和弯曲时其初始输出不同，尤其在弯曲时初始输出增大。如上所述，这是因为通过仅在凹凸构件上安装阵列型电容式传感器1，在可动电极6和固定电极7上作用压缩应力和拉伸应力，使其处于在电容元件上施加压力的状态。另外，从平面时和弯曲时直线的倾斜度的变化，可以确认随着被施压的压力的增加，平面时和弯曲时静电电容的增加倾向在变动。具体而言，弯曲时直线的倾斜度比平面时直线的倾斜度小。这是由于受到所述的压缩应力和拉伸应力的影响。即，由于在电容元件上始终作用压缩应力和拉伸应力，因此由凹凸构件引起的相对于被施压的压力的增加的变化的静电电容的变化变小。由此，在现有的阵列型电容式传感器中，因测定对象物的形状而测定结果在变动。因而，在凹凸构件等上安装现有的阵列型电容式传感器而在可动电极6上产生变形时，不能进行精确的稳定的压力测定。
与此相反，如图9(b)所示，本实施方式的阵列型电容式传感器1在平面时和弯曲时其初始输出不产生差异。而且，从平面时和弯曲时直线的倾斜度可以确认，随着被施加的压力的增加，平面时和弯曲时静电电容的增加倾向大致相同。即，本实施方式的阵列型电容式传感器1不因测定对象物的形状而变动测定结果。因而，本实施方式的阵列型电容式传感器1即使在凹凸构件等上被安装的情况下，也具有与未安装该阵列型电容式传感器1的平面时相同的特性。即，即使在凹凸构件等上安装该阵列型电容式传感器1而在可动电极6上产生变形的情况下，也能够进行精确的稳定的压力测定。
接着，将上述的用于验证现有的阵列型电容式传感器和本实施方式的阵列型电容式传感器1的交调失真的实验结果如下表示。在本实验中，将阵列型电容式传感器1安装在与上述的实验相同的R10的夹具上，测定了在特定的电容元件(0ch)上施加压力时静电电容的变化量和所述电容元件(0ch)周围的电容元件的静电电容的变化量的比例。图10是示意性地表示在检测面上安装现有的阵列型电容式传感器时的电容元件的横剖面图，图10(a)和(b)是表示在该阵列型电容式传感器上施加压力时可动电极6的变形的变化图，图12是表示所述现有的阵列型电容式传感器的静电电容的变化的结果的曲线图。此外，图11是示意性地表示在检测面上安装本实施方式的阵列型电容式传感器1时电容元件的横剖面图，图11(a)和(b)是表示在所述阵列型电容式传感器1上施加压力时可动电极6的变形的变化图，图13是表示该阵列型电容式传感器1的静电电容的变化的结果的曲线图。
在现有的阵列型电容式传感器中，由于在被施加压力时可动电极6不能够独立地变动，因此，如图10(a)和(b)所示，变得多个可动电极6在变动。这种现象也可从图12所示的曲线图中得知，并且能够确认施加在特定的电容元件(0ch)上的压力的影响，波及到其他电容元件上，即交调失真较大。尤其是，施加在所述特定的电容元件上的压力的约70％波及到相邻的电容元件上。
与此相反，在本实施方式的阵列型电容式传感器1中，在被施加压力时，由于可动电极侧基板2上设置有狭缝2b，因此可动电极6能够独立地变动。因此，如图11(a)和(b)所示，只有位于变动的检测面11b上的可动电极6在变动。这种现象也可从图13所示的曲线图中得知，并且能够确认施加在特定的电容元件(0ch)上的压力的影响，不波及到其他电容元件上。另外，在0ch以外的其他的电容元件上也得到同样的结果。由此，可以确认本实施方式的阵列型电容式传感器1与现有的阵列型电容式传感器相比，能够降低交调失真。
从以上所示的图12和图13的实验结果可知，在具有形成电容元件的可动电极6的可动电极侧基板2上设置狭缝2，从而能够精确地测定稳定的压力，并且与以往相比，可降低交调失真。
另外，在本实施方式中，如图3(a)所示，沿着24行带状的可动电极6，在可动电极侧基板2上设置有狭缝2b，可动电极侧基板2的两端部成为一体而形成，但作为其他的结构，例如图14(a)所示，也可以为延伸所述狭缝2b而割开可动电极侧基板2的两端部的形状。由此，形成具有24条独立的可动电极6的可动电极侧基板2。根据该结构，能够提高所述狭缝2b的效果。即，由于提高可动电极6的弯曲性，因此可以进行精度更高的压力测定。另外，由于相邻的可动电极6之间完全被割开，因此可以进一步降低交调失真。如图14(b)所示，在所述结构中，优选在衬垫3上使用导电性粘接剂。由此，利用配置在固定电极侧基板5上的布线5b，能够将可动电极6一侧的布线图案延伸到固定电极7一侧。
实施方式2
下面，根据图15和图16说明本发明的实施方式2。为了便于说明，在本发明的实施方式2中，具有与所述实施方式1所示的构件相同功能的构件上，赋予相同的附图标记，并省略其说明。
图15是本发明实施方式2的阵列型电容式传感器200的分解斜视图。本实施方式的阵列型电容式传感器20是对所述实施方式1的阵列型电容式传感器1的衬垫3进行改良的传感器。图16是表示本实施方式的衬垫3的概略结构的图，图16(a)表示该衬垫3的概略结构的平面，图16(b)表示该衬垫3的概略结构的斜视。如图16所示，在衬垫3上设置有3列固定电极7的开口部3a，并且在与设置于可动电极侧基板2上的狭缝2b相同的位置设置狭缝(衬垫狭缝部3b)，使得衬垫3在层叠而贴紧时不覆盖配置于固定电极侧基板5上的固定电极7。
由此，在凹凸构件上安装阵列型电容式传感器20时，与所述实施方式1的情况相比，可动电极6沿着凹凸面更容易发生变形。在这种情况下，由于可动电极6可以独立于其他可动电极6发生变形，因此在相当于变形处的电容元件上不作用压缩应力和拉伸应力。因而，根据本实施方式的阵列型电容式传感器20，与所述实施方式1的阵列型电容式传感器1相比，由于可动电极6的弯曲性进一步提高，因此，不仅能够更准确地测定压力的变动，而且能够进一步降低交调失真。
与所述实施方式1相同，当采用延长可动电极侧基板2的狭缝2b而割开，完全分离带状可动电极6的结构时，能够进一步提高所述效果。
实施方式3
下面，参照图17至图19说明本发明的实施方式3。为了便于说明，在本发明的实施方式3中，具有与所述的实施方式1和2所示的构件相同功能的构件上，赋予相同的附图标记，并省略其说明。
图17是本发明的实施方式3的阵列型电容式传感器30的分解斜视图。图18是表示本实施方式的阵列型电容式传感器30的概略结构的图，图18(a)表示从上方看阵列型电容式传感器30的可动电极侧基板2的平面，图18(b)表示从下方看阵列型电容式传感器30的固定电极侧基板5的平面，图18(c)表示图18(a)所示的阵列型电容式传感器30的a-a剖面。本实施方式的阵列型电容式传感器30是在所述实施方式2的阵列型电容式传感器20上进一步增加稳定化构件8的结构。
图19是表示本实施方式的稳定化构件8的概略结构的图，图19(a)表示稳定化构件8的概略结构的斜视，图19(b)表示沿Y方向看图19(a)所示的稳定化构件8的侧面。如该图所示，稳定化构件8具有多个槽部。具体而言，稳定化构件8由一张薄膜板(例如粘接薄板)8a和在该薄膜板8a上互相相隔等间隙而以直线状并行地延伸的多个突起板8b构成。另外，在图19(a)和(b)中，为了便于说明，示出仅设置有5条突起板8b的状态，但优选突起板8b的数量与可动电极侧基板2的可动电极6的数量(在此为24条)相同。而且，相邻的突起板8b之间的间隙即槽部8c的宽度，优选设定为在稳定化构件8变形时突起板8b互相不缓冲的程度。还有，所述突起板8b的宽度方向的宽度优选与可动电极6的宽度方向的宽度大致相同。
所述稳定化构件8设置在固定电极侧基板5的与设置有固定电极7的面相反侧的面上，以使多个可动电极6和所述多个突起板8b的投影位置互相吻合。此时，可动电极侧基板2的狭缝2b、衬垫3的狭缝3b以及稳定化构件8的槽部8c的位置一致。
由此，在凹凸构件上安装阵列型电容式传感器30时，可动电极6以所述两个狭缝2b，3b和所述槽部8c为边界弯曲。因此，可以保持阵列型电容式传感器30的弯曲性，且确保形成电容元件的可动电极6和固定电极7的平面性。因而，本实施方式的阵列型电容式传感器30与所述实施方式1和2的阵列型电容式传感器1和20相比，不仅可以更准确地测定压力的变动，而且进一步降低交调失真。
与所述实施方式2相同，可以采用延长可动电极侧基板2的狭缝2b而割开，完全分离带状可动电极6的结构。
在此，利用图20对在固定电极侧基板5上安装稳定化构件8的方法一例说明如下。图20(a)～(d)表示在固定电极侧基板5上安装稳定化构件8的安装工序。首先，在由PET薄膜8d和脱模剂8e构成的脱模薄板上贴紧稳定化构件8，并且在该稳定化构件8上临时压接粘接薄板8a(参见图20(a))。接着，通过冲压加工(半切)切割稳定化构件8(参见图20(b))。然后，配置在固定电极侧基板5上，并热压接粘接薄板8e(参见图20(c))后，揭下脱模板而完成(参见图20(d))。
实施方式4
下面，参照图21至图23说明本发明的实施方式4。，为了便于说明，在本实施方式中，具有与所述实施方式1～3所示的构件相同功能的构件上，赋予相同的附图标记，并省略其说明。
图21是本发明的实施方式4的阵列型电容式传感器40的分解斜视图，图22是从a-a方向看所述阵列型电容式传感器40的局部剖面图。本实施方式的阵列型电容式传感器40是对所述实施方式2的阵列型电容式传感器20的衬垫3进行进一步改良的传感器。
图23(c)表示本实施方式的衬垫3的概略结构的平面。如该图所示，衬垫3由间隙稳定化构件9和粘接薄板10构成。图23(a)表示间隙稳定化构件9的概略结构的平面，图23(b)表示粘接薄板10的概略结构的平面。
间隙稳定化构件9具有与可动电极侧基板2和固定电极侧基板5相同的可挠性，并且具有与可动电极侧基板2和固定电极侧基板5相同的压缩强度。具体而言，间隙稳定化构件9由例如聚酰亚胺、PET(薄膜)、环氧树脂(薄膜)等构成。
另外，粘接薄板10与所述实施方式2的衬垫3同样，设置有与固定电极7对应的开口部3a以及与可动电极6的狭缝2b对应的狭缝3b，而且，如图23(b)所示，形成有用于容纳间隙稳定化构件9的互相相隔等间隙并以直线状并行地延伸的多个缺口部10a。该缺口部10a位于粘接薄板10的多个狭缝(未图示)之间，并且形成在层叠可动电极侧基板2和固定电极侧基板5时，可动电极侧基板2的可动电极6和该缺口部10a的投影位置互相吻合的位置上。另外，粘接薄板10由例如聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、硅酮树脂等构成。
在此，说明由这些间隙稳定化构件9和粘接薄板10构成的衬垫3的装配方法。图24是表示间隙稳定化构件9在粘接薄板10上安装之前的概略结构的图。在为了将图24所示的间隙稳定化构件9插入到粘接薄板10的缺口部10a而进行加工后(参见图23(a))，如图23(c)所示，将间隙稳定化构件9和粘接薄板10进行组合。
另外，利用图25说明所述衬垫3的其他装配方法。图25是表示衬垫3的装配工序的图。首先，在由PET薄膜9a和脱模剂9b构成的脱模薄板上贴紧间隙稳定化构件9(参见图25(a))。接着，通过冲压加工(半切)仅切割间隙稳定化构件9，形成阵列状(参见图25(b))。然后，配置在可动电极侧基板2上，通过热固化降低脱模剂的粘接力(参见图25(c))，揭下脱模薄板而完成(参见图25(d))。之后，在衬垫3上加工狭缝3b，通过使固定侧基板重复热固化，能够制造阵列型电容式传感器40。
根据具有所述衬垫3的阵列型电容式传感器40，由于间隔稳定化构件9具有所述实施方式3所示的稳定化构件8相同的功能，因此能够得到与所述实施方式3的阵列型电容式传感器30相同的效果。即，在凹凸构件上安装阵列型电容式传感器40时，可动电极6将所述狭缝3b和间隙稳定化构件9之间作为边界发生变形(弯曲)。因此，能够保持阵列型电容式传感器40的弯曲性，并且能够确保用于形成电容元件的可动电极6和固定电极7的平面性。因而，本实施方式的阵列型电容式传感器40不仅可以更准确地测定压力的变动，而且能够进一步降低交调失真。
与所述实施方式2相同，也可以采用延长可动电极侧基板2的狭缝2b而割开，完全分离带状可动电极6的结构。
本发明并不限定于所述的实施方式，在权利要求所要求保护的范围内，可进行各种各样的变更。即，在权利要求所要求保护的范围内，即使组合适当变更的技术方法而得到的实施方式，也属于本发明的技术范围。
如上所述，本发明的阵列型电容式传感器构成为：在所述第一基板或所述第二基板的所述多个第一电极或所述多个第二电极之间，设置有与所述第一电极或所述第二电极并行地延伸的狭缝状的基板狭缝部。
由此，相当于变形处的电容元件不会受到来自相邻的基板和电极的影响。因而，能够提供可廉价地制造并且即使在弯曲面上也能够精确地测定稳定的压力的阵列型电容式传感器。
发明的详细说明中所举的具体实施方式或实施例，是用于清楚说明本发明的技术内容，不是仅限定于所述的具体举例，以狭义地解释本发明。在本发明的精神和权利要求范围内，能够进行各种各样的变更而实施。
产业上的可利用性
由于本发明的阵列型电容式传感器可以准确且稳定地测定压力变化，因此能够应用于类似生物体的压力脉搏波等微小的压力变化的测定。

Claims (7)

1.一种阵列型电容式传感器，包括：
第一基板，设置有相互并行地延伸的至少2行以上的第一电极；
第二基板，设置有以规定的距离与所述第一基板面相对配置，且在与所述第一电极的延伸方向交叉的方向上相互并行地延伸的至少2列以上的第二电极；其特征在于，
在所述第一基板或所述第二基板中的所述多个第一电极或所述多个第二电极之间，设置有与所述第一电极或所述第二电极并行地延伸的狭缝状的基板狭缝部。
2.如权利要求1所述的阵列型电容式传感器，其特征在于，
所述基板狭缝部设置在与测定时的所述第一基板或所述第二基板的弯曲方向正交的方向上。
3.如权利要求1所述的阵列型电容式传感器，其特征在于，
还包括介于所述第一基板和所述第二基板之间并保持所述规定的距离的衬垫，
在所述衬垫中，沿与所述基板狭缝部的长度方向交叉的方向延伸的衬垫开口部，设置于所述第一电极或所述第二电极在该衬垫的投影区域上。
4.如权利要求3所述的阵列型电容式传感器，其特征在于，
在所述衬垫中，与所述基板狭缝部并行地延伸的多个狭缝状的衬垫狭缝部，设置于所述基板狭缝部在所述衬垫的投影区域上。
5.如权利要求1所述的阵列型电容式传感器，其特征在于，
在所述第一基板的与所述第二基板侧相反侧的面上，或者在所述第二基板的与所述第一基板侧相反侧的面上，设置具有在所述基板狭缝部上的投影区域一致的槽部的稳定化构件。
6.如权利要求1所述的阵列型电容式传感器，其特征在于，
设置所述基板狭缝部的所述第一基板或者所述第二基板具有可挠性。
7.如权利要求3所述的阵列型电容式传感器，其特征在于，
所述衬垫具有可挠性。
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