專利名稱：陣列型電容式傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測(cè)定壓力變動(dòng)波形的傳感器，特別地涉及陣列型電容式 傳感器。
背景技術(shù)：
一般，作為測(cè)定壓力的傳感檢測(cè)方式，除了利用應(yīng)變電阻元件的傳感檢 測(cè)方式之外，還已知利用電容元件的傳感檢測(cè)方式。在利用電容元件的傳感 檢測(cè)方式中，由于與所述應(yīng)變電阻元件相比，傳感器元件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此 具有無需利用需要高額制造成本的半導(dǎo)體制造工藝，就能夠廉價(jià)地制造的優(yōu)點(diǎn)。
作為利用該電容元件的傳感檢測(cè)方式，例如有非專利文獻(xiàn)1所述的觸覺
傳感器和非專利文獻(xiàn)2所述的觸覺傳感器。由于這些是電容元件以陣列狀配 置在傳感檢測(cè)面上的壓力傳感器，因此適用于壓力變動(dòng)波形的測(cè)定。
下面，詳細(xì)說明記載在所述非專利文獻(xiàn)2的觸覺傳感器。圖26是記載在 所述非專利文獻(xiàn)2的觸覺傳感器的壓力檢測(cè)部的外觀斜視圖；圖27是圖26 所示的壓力檢測(cè)部的分解斜視圖；圖28 (a)是從上方看圖26所示的壓力檢 測(cè)部時(shí)的俯視圖，圖28 (b)是表示電容元件的布局的示意圖；圖29是包含 圖26所示的壓力檢測(cè)部的觸覺傳感器的電路結(jié)構(gòu)圖。
如圖26和圖27所示，記載在所述非專利文獻(xiàn)2的觸覺傳感器1E主要 具有下部電極11 、上部電極21及襯墊構(gòu)件31 。下部電極11由互相并行地橫 置的實(shí)質(zhì)上以直線狀延伸的多個(gè)帶狀銅箔電極構(gòu)成。上部電極21由相互并行 于和所述下部電極11正交的方向縱置的實(shí)質(zhì)上以直線狀延伸的多個(gè)帶狀銅 箔電極構(gòu)成。在這些下部電極11和上部電極21之間，配置有由珪橡膠構(gòu)成 的襯墊構(gòu)件31。
在以矩陣狀配置的下部電極11和上部電4及21的交叉部，下部電極11的 一部分和上部電極21的一部分通過襯墊構(gòu)件31相對(duì)配置為相隔規(guī)定的距離。 由此，在該交叉部形成作為傳感器元件的電容元件41 (參見圖28(a))。如圖28 (a)和圖28 (b)所示，在具有所述結(jié)構(gòu)的觸覺傳感器1E中， 當(dāng)在平面上看壓力檢測(cè)部時(shí)，電容元件41以陣列狀排列而配置。每個(gè)電容元 件41通過施加在上部電極21或下部電極11上的壓力，在互相靠近的方向上 發(fā)生變形，從而使其靜電電容發(fā)生變化。
如圖29所示的電路構(gòu)成為，在以矩陣狀配置的下部電極11或上部電極 21的一側(cè)的電極上，經(jīng)由多路轉(zhuǎn)換器(7/P千7。k夕步)50連接電源60， 在另一側(cè)的電極上，同樣經(jīng)由多路轉(zhuǎn)換器50連接檢測(cè)器70,通過多路轉(zhuǎn)換 器50選擇特定的下部電極11和上部電極21,從而經(jīng)由檢測(cè)器70可得到陣 列狀配置的電容元件41中的一個(gè)電容元件的靜電電容。例如，在圖29中， 當(dāng)選擇上數(shù)第二行的下部電極11和左數(shù)第三列的上部電極21時(shí)，輸出由附 圖標(biāo)記42表示的一個(gè)電容元件的靜電電容。因而，可以測(cè)定觸覺傳感器1E 的傳感器面上的任意位置的壓力。
另外，作為能夠測(cè)定壓力變動(dòng)波形的其他技術(shù)，有利用電容元件的專利 文獻(xiàn)1所述的表面壓力分布傳感器、利用壓電薄板的專利文獻(xiàn)2所述的壓力 脈搏波傳感器和壓力脈搏波分析裝置等。
圖30是所述專利文獻(xiàn)1的表面壓力分布傳感器的概略結(jié)構(gòu)圖。如該圖所 示，表面壓力分布傳感器101包括經(jīng)由襯墊18相對(duì)配置為相隔一定間隙的隙 縫的ff布線部11和列布線部12。行布線部11由玻璃基板13、在該玻璃基板 13上沿第一方向多數(shù)平行地排列的行布線14以及覆蓋該行布線14的絕緣膜 15構(gòu)成，列布線部12由可撓性薄膜16以及在該可撓性薄膜16上沿第二方 向多數(shù)平行地排列的列布線17構(gòu)成。
圖31是所述專利文獻(xiàn)2的壓力脈搏波傳感器的概略結(jié)構(gòu)圖。如該圖所示， 壓力脈搏波傳感器102是將第一傳感器部12和第二傳感器部14層疊而構(gòu)成。
壓電薄板16向其寬度方向上配置多個(gè)的狀態(tài)，將這些多個(gè)壓電薄板16 —體 地固定在可撓性薄板18上而構(gòu)成；第二傳感器部14具有與該第一傳感器部 12相同的結(jié)構(gòu)，且在水平面內(nèi)相對(duì)第一傳感器部]2旋轉(zhuǎn)卯度而構(gòu)成。
非專利文南夂1 : R.S. Fearing, ￥〃Tactile Sensing Mechanisms￥〃， The International Journal of Robotics Research, June 1990, Vol.9, No.3, pp.3-23
非專利文南史2: D.A.Kontarinis et al., ￥〃A Tactile Shape Sensing and Display System for Teleoperated Manipulations", IEEE International Conference onRobotics and Automation, 1995, pp.641-646
專利文獻(xiàn)1:日本公開專利公報(bào)"特開2004-317403號(hào)公報(bào)(
公開日
2004年11月11日)"
專利文獻(xiàn)2:日本公開專利公報(bào)"特開2004-208711號(hào)公報(bào)(
公開日2004 年7月29日)"
但是，所述現(xiàn)有結(jié)構(gòu)存在以下問題點(diǎn)。
即，在所述非專利文獻(xiàn)1和2的觸覺傳感器的結(jié)構(gòu)中，如圖32 (a)和 (b)所示，當(dāng)把該觸覺傳感器安裝在凹凸面(彎曲面)上時(shí)，在構(gòu)成電極圖 案的基板的內(nèi)徑側(cè)上被施加壓縮應(yīng)力，在外徑側(cè)上被施加拉伸應(yīng)力，相對(duì)電 極間距離變小。圖32 (a)表示所述觸覺傳感器的平常時(shí)(平面時(shí))的側(cè)面， 圖32 (b)表示所述觸覺傳感器的彎曲時(shí)的側(cè)面。因此，如圖32 (b)所示的 彎曲時(shí)的傳感器特性，從如圖32 (a)所示的平面時(shí)的傳感器特性變動(dòng)較大， 導(dǎo)致傳感器的靈敏度下降。此外，由于在相對(duì)電極間距離變小，且被施加壓 縮應(yīng)力的狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)定，因此導(dǎo)致初始輸出增大。
這些問題點(diǎn)在所述專利文獻(xiàn)1和2中也存在，具體來說，在專利文獻(xiàn)1 的表面壓力分布傳感器的結(jié)構(gòu)中，即使是可撓性薄膜，由于各列布線不具有 獨(dú)立性，此外，在專利文獻(xiàn)2的壓力脈搏波傳感器的結(jié)構(gòu)中，由于將排列的 壓電薄板固定在可撓性薄板或彈性基體材料上，因此分別產(chǎn)生在彎曲面上進(jìn) 行測(cè)定時(shí)傳感器特性變動(dòng)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題點(diǎn)而完成的，其目的在于，提供一種可廉價(jià)地制 造并且即使在彎曲面上也可以精確、穩(wěn)定地進(jìn)行壓力測(cè)定的陣列型電容式傳感器。
為了解決所述課題，本發(fā)明的陣列型電容式傳感器，包括第一基板， 設(shè)置有相互并行地延伸的至少2行以上的第一電極；以及第二基板，設(shè)置有 以規(guī)定的距離與所述第一基板面相對(duì)配置，且在與所述第一電極的延伸方向 交叉的方向上相互并行地延伸的至少2列以上的第二電極，該陣列型電容式 傳感器的特征在于，在所述第一基板或所述第二基板中的所述多個(gè)第一電極 或所述多個(gè)第二電極之間，設(shè)置有與所述第一電極或所述第二電極并行地延 伸的狹縫狀的基板狹縫部。根據(jù)所述的結(jié)構(gòu)，在所述第 一基板或所述第二基板中的所述多個(gè)第一電 極或所述多個(gè)第二電極之間，設(shè)置與所述第一電極或所述第二電極并行地延 伸的狹縫狀的基板狹縫部。
由此，在由第一電極和第二電極形成的電容元件的附近，配置基板狹縫 部。即，在電容元件和與該電容元件相鄰的至少一側(cè)的電容元件之間，存在 基板狹縫部。
在此，由于現(xiàn)有的陣列型電容式傳感器，在第一基板或第二基板上都沒 有設(shè)置所述基板狹縫部，因此在相鄰的電容元件之間不存在基板狹縫部。因 此，在壓力測(cè)定時(shí)，當(dāng)所述第一基板或所述第二基板發(fā)生變形時(shí)，在相對(duì)配 置的所述第一電極和所述第二電極上分別作用拉伸應(yīng)力或壓縮應(yīng)力。由此， 由于在電容元件上施加除了從測(cè)定對(duì)象物施加的壓力以外的壓力，因此初始 輸出增大，不能準(zhǔn)確測(cè)定穩(wěn)定的壓力。
與此相反，在本發(fā)明的陣列型電容式傳感器中，由于在相鄰的電容元件 之間存在基板狹縫部，因此在壓力測(cè)定時(shí)，在彎曲面等上所述第一基板或第 二基板發(fā)生變形的情況下，所述第 一 電極或所述第二電極與相鄰的電極獨(dú)立 地發(fā)生變形。因此，能夠減小在相當(dāng)于變形處的電容元件中的、來自相鄰的 基板和電極的影響。從而，能夠準(zhǔn)確且穩(wěn)定地測(cè)定由測(cè)定對(duì)象物施加的壓力。 另外，由于不受來自相鄰基板和電極的影響，因此與現(xiàn)有的陣列型電容式傳 感器相比，能夠降低交調(diào)失真(夕口7卜一夕)。而且，由于具有在所述第一 基板或第二基板上設(shè)置基板狹縫部的簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，因此能夠廉價(jià)地制造可精 確測(cè)定穩(wěn)定的壓力的陣列型電容式傳感器。
另外，本發(fā)明的陣列型電容式傳感器優(yōu)選，在如上所述的陣列型電容式 傳感器中，將所述基板狹縫設(shè)置在與測(cè)定時(shí)的所述第一基板或所述第二基板 的彎曲方向正交的方向上。
根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，所述基板狹縫被設(shè)置在與測(cè)定時(shí)的所述第一基板或所 述第二基^=反的彎曲方向正交的方向上。
在此，例如，在動(dòng)脈波測(cè)定上使用陣列型電容式傳感器時(shí)，所述第一基 板或所述第二基板沿著手腕的形狀彎曲。所述彎曲方向，以所述例子來說， 是指將陣列型電容式傳感器戴在被測(cè)者的手腕時(shí)彎曲的方向，即與動(dòng)脈波的 延伸方向正交的方向。
因此，在與彎曲方向正交的方向上設(shè)置所述基板狹縫部時(shí)，由于所述第一基板或所述第二基板以所述基板狹縫部作為邊界彎曲，因此與在彎曲方向 上設(shè)置所述基板狹縫部的情況相比，能夠降低在相鄰的電容元件之間相互給 予的變形的影響。因此，能夠更準(zhǔn)確且穩(wěn)定地測(cè)定由測(cè)定對(duì)象物施加的壓力。 此外，由于能夠進(jìn)一步降低來自相鄰的基板和電極的影響，因此能夠進(jìn)一步 降低交調(diào)失真。 ，
另外，本發(fā)明的陣列型電容式傳感器優(yōu)選，在所述陣列型電容式傳感器 中，還包括介于所述第 一基板和所述第二基板之間而保持所述規(guī)定距離的襯 墊，在所述襯墊中所述第一電極或所述第二電極在該襯墊的投影區(qū)域上，設(shè) 置沿與所述基板狹縫部的長(zhǎng)度方向交叉的方向延伸的襯墊開口部。
根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，在所述襯墊中所述第一電極或所述第二電極在所述襯 墊的投影區(qū)域上，設(shè)置沿與所述基板狹縫部的長(zhǎng)度方向交叉的方向延伸的襯 墊開p部。
由此，由第一電極和第二電極形成的多個(gè)電容元件，分別由基板狹縫部 和襯墊包圍。即，在相鄰的電容元件之間存在基板開口部或襯墊。因而，由 于在沒有基板狹縫部的電容元件之間存在襯墊，因此能夠進(jìn)一步降低相鄰的 電容元件之間的變形的影響。因而，不僅能夠進(jìn)一步準(zhǔn)確且穩(wěn)定地測(cè)定由測(cè) 定對(duì)象物施加的壓力，還能夠進(jìn)一步降低交調(diào)失真。
另外，本發(fā)明的陣列型電容式傳感器優(yōu)選，在所述的陣列型電容式傳感 器中，在所述襯墊中所述基板狹縫部在所述襯墊的投影區(qū)域上，設(shè)置與所述 基板狹縫部并行地延伸的多個(gè)狹縫狀的襯墊狹縫部。
根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，由于在襯墊上設(shè)置與基板狹縫部相同方向的村墊狹縫 部，因此壓力測(cè)定時(shí)的所述第一基板或第二基板的變形變得容易。因而，由 于能夠使第一電極或第二電極容易發(fā)生變形，因此能夠提高陣列型電容式傳 感器的響應(yīng)性。而且，能夠進(jìn)一步降^f氐交調(diào)失真。
另外，本發(fā)明的陣列型電容式傳感器優(yōu)選，在所述的陣列型電容式傳感 器中，在所述第一基板的與第二基板側(cè)相反側(cè)的面上，或者在所述第二基板 的與所述第 一基板側(cè)相反側(cè)的面上，設(shè)置具有在所述基板狹縫部上的投影區(qū) 域一致的槽部的穩(wěn)定化構(gòu)件。
根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，由于設(shè)置具有與基板狹縫部相同方向的槽部的穩(wěn)定化 構(gòu)件，因此壓力測(cè)定時(shí)的所述第一基板或所述第二基板的變形變得容易。因 而，由于能夠使第一電極或第二電極容易發(fā)生變形，因此能夠提高陣列型電容式傳感器的響應(yīng)性。即，不僅能夠更準(zhǔn)確地測(cè)定穩(wěn)定的壓力，還能夠降低 交調(diào)失真。而且，由于能夠保持形成電容元件的第一電極或第二電極的平面 性，因此第一電極和第二電極成為平行，能夠降低彎曲時(shí)傳感器特性的變動(dòng)。 另外，本發(fā)明的陣列型電容式傳感器優(yōu)選，在所述的陣列型電容式傳感 器中，設(shè)置有所述基板狹縫部的、上述所述第一基板或所述第二基板具有可 撓性。
根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，由于設(shè)置有所述基板狹縫部的、所述第一基板或所述 第二基板具有可撓性，因此壓力測(cè)定時(shí)的所述第 一基板或所述第二基板的變 形變得更容易。因而，由于能夠使第一電極或第二電極更容易發(fā)生變形，因 此能夠進(jìn)一步提高陣列型電容式傳感器的響應(yīng)性。即，不僅能夠更準(zhǔn)確地測(cè) 定穩(wěn)定的壓力，還能夠進(jìn)一步降低交調(diào)失真。
另外，本發(fā)明的陣列型電容式傳感器優(yōu)選，在所述的陣列型電容式傳感 器中，所述襯墊具有可撓性。
根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，由于所述襯墊具有可撓性，因此壓力測(cè)定時(shí)的所述第 一基板或所述第二基板的變形變得更容易。因而，由于能夠使第一電極或第 二電極更容易發(fā)生變形，因此能夠進(jìn)一步提高陣列型電容式傳感器的響應(yīng)性。 即，不僅能夠更準(zhǔn)確地測(cè)定穩(wěn)定的壓力，還能夠進(jìn)一步降低交調(diào)失真。
本發(fā)明的其他的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)，通過下面的記載可以充分掌握。此 外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可以通過參照附圖進(jìn)行的下面的說明來掌握。


圖1是本發(fā)明實(shí)施方式1的陣列型電容式傳感器的分解斜視圖2是從a-a方向看實(shí)施方式1的陣列型電容式傳感器的局部剖面圖3是表示實(shí)施方式1的陣列型電容式傳感器的可動(dòng)電極側(cè)基板的圖，
圖3 (a)表示從可動(dòng)電極側(cè)看該可動(dòng)電極側(cè)基板的平面，圖3 (b)表示圖3 (a)的局部放大，圖3 (c)表示從檢測(cè)面?zhèn)?背面)看該可動(dòng)電極側(cè)基板
的平面；
圖4是表示實(shí)施方式1的陣列型電容式傳感器的可動(dòng)電極側(cè)基板的圖， 圖4 (a)表示從固定電極側(cè)看該固定電極側(cè)基板的平面，圖4 (b)表示圖4 (a)的局部放大，圖4 (c)表示從未設(shè)置有固定電極一側(cè)(背面)看該固 定電極側(cè)基板的平面；圖5是從上方看實(shí)施方式1的陣列型電容式傳感器的襯墊時(shí)的俯視圖； 圖6是示意性地表示在被測(cè)者的體表面(手腕)上戴上實(shí)施方式1的陣
列型電容式傳感器時(shí)的可動(dòng)電極側(cè)基板的圖7 (a)是示意性地表示現(xiàn)有的陣列型電容式傳感器的電容元件的分解
斜視圖7 (b)是示意性地表示在檢測(cè)面上安裝現(xiàn)有的陣列型電容式傳感器時(shí) 的電容元件的橫剖面圖8 U)是示意性地表示實(shí)施方式1的陣列型電容式傳感器的電容元件 的分解斜-視圖8 (b)是示意性地表示在檢測(cè)面上安裝實(shí)施方式1的陣列型電容式傳 感器時(shí)的電容元件的橫剖面圖9 (a)是表示現(xiàn)有的陣列型電容式傳感器的壓力和靜電電容之間關(guān)系 的曲線圖9 (b)是表示在可動(dòng)電極側(cè)基板上設(shè)置有狹縫的實(shí)施方式1的陣列型 電容式傳感器的壓力和靜電電容之間關(guān)系的曲線電容元件的橫剖面圖，圖10 (a)和圖10 (b)表示在該陣列型電容式傳感
器上施加壓力時(shí)可動(dòng)電極的變形的變化；
圖ll是示意性地表示在檢測(cè)面上安裝實(shí)施方式l的陣列型電容式傳感器
時(shí)的電容元件的橫剖面圖，圖11 U)圖11 (b)表示在實(shí)施方式1的陣列
型電容式傳感器上施加壓力時(shí)可動(dòng)電極的變形的變化；
圖12是表示現(xiàn)有的陣列型電容式傳感器的交調(diào)失真的結(jié)果的曲線圖； 圖13是表示實(shí)施方式1的陣列型電容式傳感器的交調(diào)失真的結(jié)果的曲線
圖14是表示實(shí)施方式1的陣列型電容式傳感器的概略結(jié)構(gòu)的圖，圖14 (a )表示延長(zhǎng)該陣列型電容式傳感器的狹縫而割開可動(dòng)電極側(cè)基板的兩端
部的狀態(tài)，圖14 (b)表示在該陣列型電容式傳感器的襯墊上利用導(dǎo)電性粘
接劑時(shí)的橫剖面；
圖15是本發(fā)明實(shí)施方式2的陣列型電容式傳感器的分解斜視圖16是表示實(shí)施方式2的襯墊的概略結(jié)構(gòu)的圖，圖16 (a)表示該襯墊
的概略結(jié)構(gòu)的平面，圖16 (b)表示該襯墊的概略結(jié)構(gòu)的斜視；圖17是本發(fā)明實(shí)施方式3的陣列型電容式傳感器的分解斜視圖18是表示實(shí)施方式3的陣列型電容式傳感器的概略結(jié)構(gòu)的圖，圖18
(a) 表示從上方看該陣列型電容式傳感器的可動(dòng)電極側(cè)基板的平面，圖18
(b) 表示從下方看該陣列型電容式傳感器的固定電極側(cè)基板的平面，圖18
(c) 表示圖18 (a)所示的陣列型電容式傳感器的a-a剖面；
圖19是表示實(shí)施方式3的穩(wěn)定化構(gòu)件的概略結(jié)構(gòu)的圖，圖19 (a)表示 該穩(wěn)定化構(gòu)件的概略結(jié)構(gòu)的斜視，圖19 (b)表示沿Y方向看圖19 (a)所 示的穩(wěn)定化構(gòu)件的側(cè)面；
圖20是表示將實(shí)施方式3的穩(wěn)定化構(gòu)件在固定電極側(cè)基板上安裝的工序 的圖21是本發(fā)明實(shí)施方式4的陣列型電容式傳感器的分解斜視圖22是從a-a方向看實(shí)施方式4的陣列型電容式傳感器的局部剖面圖23是表示構(gòu)成實(shí)施方式4的陣列型電容式傳感器的構(gòu)件的概略結(jié)構(gòu)的
圖，圖23 (a)表示間隙穩(wěn)定化構(gòu)件的平面，圖23 (b)表示粘接薄板的平
面，圖23 (c)表示襯墊的平面；
圖24是表示實(shí)施方式4的間隙穩(wěn)定化構(gòu)件的、在粘接薄板上安裝之前的
概略結(jié)構(gòu)的圖25是表示實(shí)施方式4的襯墊的裝配工序的圖26是現(xiàn)有的電容式壓力傳感器的壓力檢測(cè)部的外觀斜視圖27是圖26所示的電容式壓力傳感器的壓力檢測(cè)部的分解斜視圖28 (a)是從上方看圖26所示的壓力檢測(cè)部時(shí)的俯視圖28 (b)是表示圖26所示的電容式壓力傳感器的電容元件的布局的模
式圖29是包括圖26所示的壓力檢測(cè)部的電容式壓力傳感器的電路結(jié)構(gòu)圖； 圖30是現(xiàn)有的表面壓力分布傳感器的概略結(jié)構(gòu)圖； 圖31是現(xiàn)有的壓力脈搏波傳感器的概略結(jié)構(gòu)圖32是圖26所示的電容式壓力傳感器的側(cè)視圖，圖32 (a)表示該壓 力傳感器的平常時(shí)(平面時(shí))的側(cè)面，圖32 (b)表示該壓力傳感器的彎曲 時(shí)的側(cè)面。
附圖標(biāo)記說明
1,20,30,40 陣列型電容式傳感器；2可動(dòng)電極側(cè)基板(第一基板，第二基板); 2b狹縫(基板狹縫部)； 3 襯墊-,
3a 開口部(襯墊開口部)； 3b 狹縫(襯墊狹縫部)；
5 固定電極側(cè)基板(第一基板，第二基板);
6 可動(dòng)電極(第一電極，第二電極)；
7 固定電極(第一電極，第二電極)；
8 穩(wěn)定化構(gòu)件； 8c槽部。
具體實(shí)施例方式
下面，利用

本發(fā)明的一實(shí)施方式。陣列型電容式傳感器作為通 過靜電電容的變化來檢測(cè)物理量的傳感器，可應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，但在本實(shí)施 方式中，作為其一例，舉例說明測(cè)定生物體的動(dòng)脈內(nèi)壓波形的情況。
首先，簡(jiǎn)單說明本實(shí)施方式的陣列型電容式傳感器的扭無要。
本實(shí)施方式的陣列型電容式傳感器，能夠例如通過按壓生物體的體表面 來測(cè)定動(dòng)脈內(nèi)壓的壓力變動(dòng)波形，該陣列型電容式傳感器包括固定電極側(cè)基 板、可動(dòng)電極側(cè)基板和72個(gè)電容元件。其中，固定電極側(cè)基板具有3行的固 定電極，在按壓時(shí)，這些固定電極相互并行配置為在與動(dòng)脈波的延伸方向大 致正交的方向上以直線狀延伸；可動(dòng)電極側(cè)基板具有24列的可動(dòng)電極，這些 可動(dòng)電極以規(guī)定的距離與所迷固定電極相對(duì)配置，并且相互并行地配置為在 與所述固定電極的延伸方向交叉的方向上延伸；72個(gè)電容元件形成在所述3 行的固定電極和所述24列的可動(dòng)電極的交叉部。另外，所述24列的可動(dòng)電 極之間設(shè)置有狹縫，并且相對(duì)于施加在可動(dòng)電極側(cè)基板的壓力，獨(dú)立地變形。
一般，用于測(cè)定動(dòng)脈內(nèi)壓波形的陣列型電容式傳感器，為了被按壓在生 物體表面，從上方通過空氣袋等施加壓力。由此，使所述可動(dòng)電極側(cè)基板沿 著被測(cè)者的測(cè)定部位的形狀(凹凸)貼緊在被測(cè)者的體表面上，通過檢測(cè)所 述電容元件的靜電電容來能夠測(cè)定動(dòng)脈內(nèi)壓。
下面，說明本實(shí)施方式的陣列型電容式傳感器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。實(shí)施方式1 中對(duì)用語所作的定義，若沒有特別提示，也適用于后述的其他實(shí)施方式中。
ii實(shí)施方式1
圖1是本發(fā)明實(shí)施方式1的陣列型電容式傳感器的分解斜視圖，圖2是
從a-a方向看所述陣列型電容式傳感器的局部剖面圖。如圖1和圖2所示， 陣列型電容式傳感器1包括可動(dòng)電極側(cè)基板2、襯墊3、介電薄膜4及固定電 極側(cè)基板5。
可動(dòng)電極側(cè)基板(第一基板，第二基板)通過與檢測(cè)面(在此指生物體 的體表面)接觸，獲取測(cè)定對(duì)象的動(dòng)脈內(nèi)壓，并在與所述4企測(cè)面相反側(cè)包括 具有可撓性的薄板狀的可動(dòng)電極(第一電極，第二電極)6，并且在可動(dòng)電極 6的兩端部設(shè)置有連接器連接部2a。可動(dòng)電極側(cè)基板2由例如具有絕緣性的 玻璃-環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺薄膜、PET薄膜、環(huán)氧樹脂薄膜等構(gòu)成。關(guān)于可動(dòng) 電極側(cè)基^反2和可動(dòng)電才及6將在后面詳述。
固定電極側(cè)基板(第一基板，第二基板)5在可動(dòng)電極側(cè)基板2的與所 述檢測(cè)面相反側(cè)，與該可動(dòng)電極側(cè)基板2相對(duì)配置，具有固定電極(第一電 極，第二電極)7,并且在固定電極7的端部設(shè)置有連接器連接部5a。固定電 極側(cè)基板5與可動(dòng)電極側(cè)基板2同樣，由例如具有絕緣性的玻璃-環(huán)氧樹脂、 聚酰亞胺薄膜、PET薄膜、環(huán)氧樹脂薄膜等構(gòu)成。關(guān)于固定電極側(cè)基板5和 固定電極7將在后面詳述。
襯墊3由硅橡膠等構(gòu)成，其配置在可動(dòng)電極側(cè)基板2和固定電極側(cè)基板 5之間，以確保規(guī)定的距離(間隙)。通過保持可動(dòng)電極側(cè)基板2和固定電極 側(cè)基板5之間的間隙(空間)，來保持可動(dòng)電極6和固定電極7之間的間隙。 所述間隙的大小，根據(jù)用陳列型電容式傳感器1檢測(cè)的物理量大小范圍以及 可動(dòng)電極側(cè)基板2的變形量任意地設(shè)定。關(guān)于襯墊3將在后面詳述。
介電薄膜4防止因可動(dòng)電極側(cè)基板2的可動(dòng)電極6和固定電極側(cè)基板5 的固定電極7接觸而產(chǎn)生的短路，并且增大靜電容量。介電薄膜4優(yōu)選厚度 薄，由例如厚度為2(Vm的環(huán)氧系薄膜構(gòu)成。
在此，參照?qǐng)D3說明可動(dòng)電極側(cè)基板2、固定電極側(cè)基板5及襯墊3的 詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。
圖3是表示實(shí)施方式1的陣列型電容式傳感器的可動(dòng)電極側(cè)基板的圖， 圖3 (a)表示從可動(dòng)電極側(cè)看該可動(dòng)電極側(cè)基板的平面，圖3 (b)表示圖3 (a)的局部放大，圖3 (c)表示從檢測(cè)面?zhèn)?背面)看該可動(dòng)電極側(cè)基板的 平面。在本實(shí)施方式以及后述的各個(gè)實(shí)施方式中，將形成可動(dòng)電極6的多個(gè)帶狀電極的延伸方向設(shè)為Y方向，將與Y方向正交且與可動(dòng)電極側(cè)基板2面 平4亍的方向"i殳為X方向。
如圖3 (a)和(b)所示，可動(dòng)電極6由沿Y方向以直線狀延伸的24行 帶狀電極構(gòu)成，且互相并行地配置為相隔等間距。另外，在本實(shí)施方式中， 可動(dòng)電極6由24行帶狀電極構(gòu)成，但并不限于此，只要至少2行以上即可。 而且，可動(dòng)電極6使用濺射法或蒸鍍法由銅箔等形成在可動(dòng)電極側(cè)基板2上， 其根據(jù)從檢測(cè)面受到的壓力，能夠伴隨可動(dòng)電極側(cè)基板2的變形而變形。各 個(gè)帶狀電極的端部連接在12ch用的兩個(gè)連接器連接部2a中的任意一個(gè)。
如圖3 (b)和(c)所示，在可動(dòng)電極側(cè)基板2上，與以直線狀延伸的 所述24行帶狀電極的彼此間的間隙相對(duì)應(yīng)，以直線狀并行地設(shè)置有多個(gè)狹縫
(基板狹縫部)2b。由此，當(dāng)可動(dòng)電極側(cè)基板2從;險(xiǎn)測(cè)面受到壓力時(shí)，構(gòu)成 可動(dòng)電極6的各個(gè)帶狀電極能夠獨(dú)立于相鄰的帶狀電極而發(fā)生變形。
圖4是表示實(shí)施方式1的陣列型電容式傳感器的可動(dòng)電極側(cè)基板的圖， 圖4 (a)表示從固定電極側(cè)看該固定電極側(cè)基板的平面，圖4 (b)表示圖4
(a)的局部放大，圖4 (c)表示從未設(shè)置有固定電極一側(cè)(背面)看該固定 電極側(cè)基板的平面。
如圖4 (a)和(b)表示，固定電極7由沿X方向以直線狀延伸的3列 帶狀電極構(gòu)成，并且并行地配置為互相相隔等間隙。另外，在本實(shí)施方式中， 固定電極7由3列帶狀電極構(gòu)成，但并不限于此，只要至少2列以上即可。 而且，固定電極7使用濺射法或蒸鍍法由銅箔等形成在固定電極側(cè)基板5上， 其不受從檢測(cè)面受到的壓力的影響。各個(gè)帶狀電極的端部連接在3ch用的連 接器連接部5a上。
圖5是從上方看襯墊3時(shí)的俯視圖。襯墊3配置在所述可動(dòng)電極側(cè)基板 2和固定電極側(cè)基板5之間，用于保持兩者之間的距離為一定。此外，在襯 墊3上，根據(jù)固定電極7的配置，沿X方向以直線狀設(shè)置有3列的開口部(襯 墊開口部)3a，以使不覆蓋固定電極7。開口部3a的寬度和長(zhǎng)度優(yōu)選與固定 電極7的寬度和長(zhǎng)度相同，或者比固定電極7的寬度和長(zhǎng)度大。
接著，說明由所述的結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)成的陣列型電容式傳感器1的裝配方法。 如圖1所示，從上方看，具有可動(dòng)電極6的可動(dòng)電才及側(cè)基才反2和具有固 定電極7的固定電極側(cè)基板5被層疊，使得各個(gè)帶狀電極即24行帶狀電極和 3列帶狀電極交叉。另外，襯墊3被配置在可動(dòng)電極側(cè)基板2和固定電極側(cè)基板5之間，以使該襯墊3的開口部3a和固定電極側(cè)基板5的固定電極7吻 合。另外，在可動(dòng)電極側(cè)基板2和固定電極側(cè)基板5之間，除了襯墊3之外， 還配置介電薄板，這些結(jié)構(gòu)部件通過濺射法或蒸鍍法等層疊而貼緊。
在如上所述地被裝配的陣列性電容式傳感器1的、以矩陣狀配置的可動(dòng) 電極6和固定電極7的交叉部中，利用由硅橡膠等構(gòu)成的襯墊3使可動(dòng)電極 6和固定電極7保持規(guī)定的距離(例如100(im左右)而形成空間區(qū)域。由此， 可動(dòng)電極6的一部分和固定電極7的一部分通過空間區(qū)域而相對(duì)地配置，在 該交叉部形成作為傳感器元件的電容元件。在本實(shí)施方式的陣列型電容式傳 感器1中，由3行x24列的電極形成共計(jì)72個(gè)電容元件。
接著，說明陣列型電容式傳感器1的使用方法和原理。圖6是示意性地 表示在被測(cè)者的體表面(例如手腕)戴上陣列型電容式傳感器1時(shí)可動(dòng)電極 側(cè)基板2的圖。
如圖6所示，在手腕上戴陣列型電容式傳感器1時(shí)，將可動(dòng)電極側(cè)基板 2的與設(shè)置有可動(dòng)電極6的面相反側(cè)的面按壓在手腕上，使得可動(dòng)電極側(cè)基 板2的直線狀的狹縫2b的長(zhǎng)度方向和被測(cè)者的動(dòng)脈波100的延伸方向大致一 致。另外，為了使可動(dòng)電極側(cè)基板2貼緊手腕，從固定電極側(cè)基板5的上方 通過空氣袋la (參見圖7 (b))施加按壓力。由此，由于可動(dòng)電極側(cè)基板2 按壓檢測(cè)面(手腕)lb (參見圖7 (b))而安裝，因此可動(dòng)電極側(cè)基板2和 可動(dòng)電極6沿著手腕的形狀而變形。此時(shí)，由于在可動(dòng)電極基板2上，與構(gòu) 成可動(dòng)電極6的帶狀電極并行地設(shè)置有狹縫2b，因此不會(huì)向以往那樣，因安 裝時(shí)的變形而在各個(gè)帶狀電極上作用壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力。
由此，形成電容元件的可動(dòng)電極6受到來自手腕的動(dòng)脈內(nèi)壓，從而向固 定電極7側(cè)變形。通過可動(dòng)電極6變形，可動(dòng)電極6和固定電極7之間的距 離發(fā)生變化，并且靜電電容(帶電的電量)發(fā)生變化。通過將變化的靜電電 容變換為電壓，能夠檢測(cè)施加在可動(dòng)電極側(cè)基板2上的壓力。
由此，在本實(shí)施方式的陣列型電容式傳感器1中，將可動(dòng)電極側(cè)基板2 安裝在檢測(cè)面lb上，以使可動(dòng)電極側(cè)基板2的直線狀的狹縫2b的長(zhǎng)度方向 和^皮測(cè)者的動(dòng)脈波200的延伸方向大致一致的情況下，構(gòu)成可動(dòng)電極6的帶 狀的電極沿著檢測(cè)面lb的形狀，分別獨(dú)立地變形。因而，形成在陣列型電容 式傳感器1的多個(gè)電容元件，不會(huì)互相波及變形的影響。對(duì)于此問題，參照 圖7和圖8更詳細(xì)地說明。圖7 (a)是示意性地表示現(xiàn) 有的陣列型電容式傳感器中的電容元件的分解斜視圖，圖7 (b)是示意性地 表示在檢測(cè)面lb上安裝現(xiàn)有的陣列型電容式傳感器時(shí)的電容元件的橫剖面 圖。另外，圖8 (a)是示意性地表示本實(shí)施方式的陣列型電容式傳感器1的 電容元件的分解斜視圖，圖8 (b)是示意性地表示在4全測(cè)面lb上安裝本實(shí) 施方式的陣列型電容式傳感器1時(shí)的電容元件的橫剖面圖。圖7 (a)和圖8 (a)中示出了與動(dòng)脈波的延伸方向(圖中箭頭X方向)相鄰的可動(dòng)電極6a 和6b,以及與正交于X方向的方向(圖中箭頭Y方向)相鄰的可動(dòng)電極6a 和6c。另夕卜，分別由電容元4牛a、 b、 c表示與可動(dòng)電才及6a、 6b、 6c乂t應(yīng)的電 容元件(未圖示)。
在現(xiàn)有的陣列型電容式傳感器中，在被測(cè)者的手腕上按壓并安裝陣列型 電容式傳感器1時(shí)，由于各個(gè)帶狀電極配置在1個(gè)連續(xù)的可動(dòng)電極側(cè)基板2 上，因此多個(gè)帶狀電極沿著檢測(cè)面(手腕)lb的凹凸部而發(fā)生變形。具體而 言，如圖7(b)所示，在與手腕的凹部接觸的部分的電容元件a中，通過與 可動(dòng)電才及6a相鄰的可動(dòng)電才及6c,在該可動(dòng)電極6a上作用^立伸應(yīng)力，而在固 定電極7a上作用壓縮應(yīng)力。由此，由于可動(dòng)電極6a和固定電極7a之間的距 離變小，因此電容元件a的靜電電容變動(dòng)，與將陣列型電容式傳感器1未戴 在手腕上的平常狀態(tài)或平面安裝時(shí)相比，初始輸出增大。由于測(cè)定時(shí)經(jīng)常處 于所述應(yīng)力作用的狀態(tài)，因此相對(duì)于來自檢測(cè)面(手腕)lb的壓力(血壓) 的靜電電容的變化變小，即電容元件a的響應(yīng)性變差，陣列型電容式傳感器l 的靈敏度變差。由此，在現(xiàn)有的陣列型電容式傳感器中，由于獲取脈壓的電 容元件a受到相鄰的電容元件c的影響，因此不能準(zhǔn)確地測(cè)定穩(wěn)定的壓力。
與此相比，在本實(shí)施方式的陣列型電容式傳感器1中，由于陣列型電容 式傳感器1被戴在被測(cè)者的手腕上，以使在可動(dòng)電極側(cè)基板2中的帶狀電極 之間設(shè)置直線狀的狹縫2b,并且使該狹縫2b的長(zhǎng)度方向和被測(cè)者的動(dòng)脈的 延伸方向(圖中箭頭X方向)大致一致，因此多個(gè)可動(dòng)電極6沿著手腕的凹 凸部獨(dú)立地變形。具體而言，如圖8(b)所示，在由空氣袋la按壓的部分的 電容元件a中，可動(dòng)電極6a以與相鄰的可動(dòng)電極6c分離的狀態(tài)而獨(dú)立。因 此，因可動(dòng)電極6c引起的拉伸應(yīng)力不作用于可動(dòng)電極6a上。因而，即使在 凹凸面上安裝陣列型電容式傳感器1時(shí)，靜電電容a和c的關(guān)系成為與平面 安裝狀態(tài)相同的環(huán)境即與電容元件a和b相同的關(guān)系。即，即使在折彎部或
15彎曲部等凹凸面上安裝陣列型電容式傳感器1，只產(chǎn)生視在的變形，電容元
件a c成為與在凹凸面上未安裝陣列型電容式傳感器1的狀態(tài)相同。因而，
不會(huì)像以往那樣，增大初始輸出，可以準(zhǔn)確地測(cè)定穩(wěn)定的壓力。
即使在如上所述那樣安裝陣列型電容式傳感器1時(shí)，由于相鄰的電容元
件a和c相互不受可動(dòng)電極側(cè)基板1和可動(dòng)電極6的變形的影響，因此與現(xiàn) 有的陣列型電容式傳感器相比，能夠降低交調(diào)失真。
如上所述，本實(shí)施方式的陣列型電容式傳感器1被安裝為可動(dòng)電極6的 延伸方向及狹縫2b的延伸方向與被測(cè)者的動(dòng)脈波的延伸方向大致一致。即， 在安裝陣列型電容式傳感器1時(shí)，狹縫2b被設(shè)置在與可動(dòng)電極側(cè)基板2的彎 曲方向大致正交的方向上。所述彎曲方向，是指當(dāng)把陣列型電容式傳感器1 戴在被測(cè)者的手腕時(shí)彎曲的方向，是與動(dòng)脈波的延伸方向大致正交的方向。 由此，通過將陣列型電容式傳感器1被安裝為可動(dòng)電極6之間的狹縫2b與所 述彎曲方向正交，能夠增大狹縫2b的效果即可動(dòng)電極6的獨(dú)立的變形效果。
另外，陣列型電容式傳感器1并不限于所述的結(jié)構(gòu)，例如，也可以是安 裝在可動(dòng)電極6的延伸方向及狹縫2b的延伸方向與被測(cè)者的動(dòng)脈波的延伸方 向互相大致正交的方向。即使在這樣結(jié)構(gòu)的情況下，由于狹縫2b介于可動(dòng)電 極6a和可動(dòng)電極6c之間，因此可動(dòng)電極6a和可動(dòng)電極6c互相不受變形的 影響。因而，不會(huì)像以往那樣，增大初始輸出，能夠準(zhǔn)確地測(cè)定穩(wěn)定的壓力。
由此，本實(shí)施方式的陣列型電容式傳感器1優(yōu)選多個(gè)電容元件能夠分別 獨(dú)立地變形的結(jié)構(gòu)。具體而言，在相鄰的兩個(gè)電容元件之間，在可動(dòng)電極6 一側(cè)設(shè)置有狹縫2b,或者設(shè)置有襯墊3。
實(shí)驗(yàn)效果
在此，將用于證實(shí)上述的效果的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示如下。在本實(shí)驗(yàn)中，測(cè)定 了對(duì)陣列型電容式傳感器1的整體上施加壓力時(shí)的某特定的電容元件的電容 變化。圖9 (a)是表示現(xiàn)有的陣列型電容式傳感器的壓力和靜電電容之間關(guān) 系的曲線圖，圖9 (b)是表示在可動(dòng)電極側(cè)基板2上設(shè)置狹縫2b的本實(shí)施 方式的陣列型電容式傳感器1的壓力和靜電電容之間關(guān)系的曲線圖。在圖9 (a)和圖9(b)中，虛線表示將陣列型電容式傳感器安裝為平面狀的情況下 (平面時(shí))的測(cè)定結(jié)果，實(shí)線表示將陣列型電容式傳感器1安裝在R10的夾 具的情況下(彎曲時(shí))的測(cè)定結(jié)果。
另外，在本實(shí)驗(yàn)中所使用的各個(gè)陣列型電容式傳感器1滿足以下設(shè)計(jì)條件。即，可動(dòng)電極側(cè)基板2的厚度為125|im,以lmm間隙排列24條寬度0.8mm、 長(zhǎng)度22mm的可動(dòng)電極6。固定電極側(cè)基板5的厚度為125pm，以10mm間 隙排歹'J 3條寬度2mm、長(zhǎng)度25mm的固定電極7。襯墊3由厚度為lOOpm的 聚酯系薄膜構(gòu)成，介電薄膜4由厚度為20pm的環(huán)氧系薄膜構(gòu)成。另外，現(xiàn) 有的陣列型電容式傳感器和本實(shí)施方式的陣列型電容式傳感器1的不同點(diǎn)在 于，本實(shí)施方式的陣列型電容式傳感器1在可動(dòng)電極側(cè)基板2上以lmm間隙 設(shè)置有25條寬度為0.2mm的狹縫2b。
如圖9(a)所示，在現(xiàn)有的陣列型電容式傳感器中，平面時(shí)和彎曲時(shí)其 初始輸出不同，尤其在彎曲時(shí)初始輸出增大。如上所述，這是因?yàn)橥ㄟ^僅在 凹凸構(gòu)件上安裝陣列型電容式傳感器1，在可動(dòng)電極6和固定電極7上作用 壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力，使其處于在電容元件上施加壓力的狀態(tài)。另外，從平 面時(shí)和彎曲時(shí)直線的傾斜度的變化，可以確認(rèn)隨著被施壓的壓力的增加，平 面時(shí)和彎曲時(shí)靜電電容的增加傾向在變動(dòng)。具體而言，彎曲時(shí)直線的傾斜度 比平面時(shí)直線的傾斜度小。這是由于受到所述的壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力的影響。 即，由于在電容元件上始終作用壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力，因此由凹凸構(gòu)件引起 的相對(duì)于被施壓的壓力的增加的變化的靜電電容的變化變小。由此，在現(xiàn)有 的陣列型電容式傳感器中，因測(cè)定對(duì)象物的形狀而測(cè)定結(jié)果在變動(dòng)。因而， 在凹凸構(gòu)件等上安裝現(xiàn)有的陣列型電容式傳感器而在可動(dòng)電極6上產(chǎn)生變形 時(shí)，不能進(jìn)行精確的穩(wěn)定的壓力測(cè)定。
與此相反，如圖9 (b)所示，本實(shí)施方式的陣列型電容式傳感器1在平 面時(shí)和彎曲時(shí)其初始輸出不產(chǎn)生差異。而且，從平面時(shí)和彎曲時(shí)直線的傾斜 度可以確認(rèn)，隨著被施加的壓力的增加，平面時(shí)和彎曲時(shí)靜電電容的增加傾 向大致相同。即，本實(shí)施方式的陣列型電容式傳感器1不因測(cè)定對(duì)象物的形 狀而變動(dòng)測(cè)定結(jié)果。因而，本實(shí)施方式的陣列型電容式傳感器1即使在凹凸 構(gòu)件等上被安裝的情況下，也具有與未安裝該陣列型電容式傳感器1的平面 時(shí)相同的特性。即，即使在凹凸構(gòu)件等上安裝該陣列型電容式傳感器1而在 可動(dòng)電極6上產(chǎn)生變形的情況下，也能夠進(jìn)行精確的穩(wěn)定的壓力測(cè)定。
接著，將上述的用于驗(yàn)證現(xiàn)有的陣列型電容式傳感器和本實(shí)施方式的陣 列型電容式傳感器1的交調(diào)失真的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表示。在本實(shí)驗(yàn)中，將陣列 型電容式傳感器1安裝在與上述的實(shí)驗(yàn)相同的R10的夾具上，測(cè)定了在特定 的電容元件(Och)上施加壓力時(shí)靜電電容的變化量和所述電容元件(Och)周圍的電容元件的靜電電容的變化量的比例。圖10是示意性地表示在4企測(cè)面
上安裝現(xiàn)有的陣列型電容式傳感器時(shí)的電容元件的橫剖面圖，圖10(a)和(b) 是表示在該陣列型電容式傳感器上施加壓力時(shí)可動(dòng)電極6的變形的變化圖， 圖12是表示所述現(xiàn)有的陣列型電容式傳感器的靜電電容的變化的結(jié)果的曲
式傳感器1時(shí)電容元件的橫剖面圖，圖11 (a)和(b)是表示在所述陣列型 電容式傳感器1上施加壓力時(shí)可動(dòng)電極6的變形的變化圖，圖13是表示該陣 列型電容式傳感器1的靜電電容的變化的結(jié)果的曲線圖。
在現(xiàn)有的陣列型電容式傳感器中，由于在被施加壓力時(shí)可動(dòng)電極6不能 夠獨(dú)立地變動(dòng)，因此，如圖10 (a)和(b)所示，變得多個(gè)可動(dòng)電才及6在變 動(dòng)。這種現(xiàn)象也可從圖12所示的曲線圖中得知，并且能夠確認(rèn)施加在特定的 電容元件(Och)上的壓力的影響，波及到其他電容元件上，即交調(diào)失真較大。 尤其是，施加在所述特定的電容元件上的壓力的約70%波及到相鄰的電容元 件上。
與此相反，在本實(shí)施方式的陣列型電容式傳感器1中，在被施加壓力時(shí)， 由于可動(dòng)電極側(cè)基板2上設(shè)置有狹縫2b,因此可動(dòng)電極6能夠獨(dú)立地變動(dòng)。 因此，如圖11 (a)和(b)所示，只有位于變動(dòng)的檢測(cè)面llb上的可動(dòng)電極 6在變動(dòng)。這種現(xiàn)象也可從圖13所示的曲線圖中得知，并且能夠確認(rèn)施加在 特定的電容元件(Och)上的壓力的影響，不波及到其他電容元件上。另外， 在Och以外的其他的電容元件上也得到同樣的結(jié)果。由此，可以確認(rèn)本實(shí)施 方式的陣列型電容式傳感器1與現(xiàn)有的陣列型電容式傳感器相比，能夠降低 交調(diào)失真。
從以上所示的圖12和圖13的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在具有形成電容元件的可 動(dòng)電極6的可動(dòng)電極側(cè)基板2上設(shè)置狹縫2,從而能夠精確地測(cè)定穩(wěn)定的壓 力，并且與以往相比，可降低交調(diào)失真。
另夕卜，在本實(shí)施方式中，如圖3(a)所示，沿著24行帶狀的可動(dòng)電極6， 在可動(dòng)電極側(cè)基板2上設(shè)置有狹縫2b,可動(dòng)電極側(cè)基板2的兩端部成為一體 而形成，但作為其他的結(jié)構(gòu)，例如圖14(a)所示，也可以為延伸所述狹縫 2b而割開可動(dòng)電極側(cè)基板2的兩端部的形狀。由此，形成具有24條獨(dú)立的 可動(dòng)電極6的可動(dòng)電極側(cè)基板2。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠提高所述狹縫2b的效果。 即，由于提高可動(dòng)電極6的彎曲性，因此可以進(jìn)行精度更高的壓力測(cè)定。另外，由于相鄰的可動(dòng)電極6之間完全被割開，因此可以進(jìn)一步降低交調(diào)失真。
如圖14 (b)所示，在所述結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選在襯墊3上使用導(dǎo)電性粘接劑。由 此，利用配置在固定電極側(cè)基板5上的布線5b，能夠?qū)⒖蓜?dòng)電極6—側(cè)的布 線圖案^1伸到固定電極7 —側(cè)。 實(shí)施方式2
下面，根據(jù)圖15和圖16說明本發(fā)明的實(shí)施方式2。為了便于說明，在 本發(fā)明的實(shí)施方式2中，具有與所述實(shí)施方式1所示的構(gòu)件相同功能的構(gòu)件 上，賦予相同的附圖標(biāo)記，并省略其說明。
圖15是本發(fā)明實(shí)施方式2的陣列型電容式傳感器200的分解斜視圖。本 實(shí)施方式的陣列型電容式傳感器20是對(duì)所述實(shí)施方式1的陣列型電容式傳感 器1的襯墊3進(jìn)行改良的傳感器。圖16是表示本實(shí)施方式的村墊3的概略結(jié) 構(gòu)的圖，圖16 (a)表示該襯墊3的概略結(jié)構(gòu)的平面，圖16 (b)表示該襯墊 3的概略結(jié)構(gòu)的斜視。如圖16所示，在襯墊3上設(shè)置有3列固定電極7的開 口部3a，并且在與設(shè)置于可動(dòng)電極側(cè)基板2上的狹縫2b相同的位置設(shè)置狹縫 (襯墊狹縫部3b)，使得襯墊3在層疊而貼緊時(shí)不覆蓋配置于固定電極側(cè)基 板5上的固定電極7。
由此，在凹凸構(gòu)件上安裝陣列型電容式傳感器20時(shí)，與所述實(shí)施方式l 的情況相比，可動(dòng)電極6沿著凹凸面更容易發(fā)生變形。在這種情況下，由于 可動(dòng)電極6可以獨(dú)立于其他可動(dòng)電極6發(fā)生變形，因此在相當(dāng)于變形處的電 容元件上不作用壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力。因而，根據(jù)本實(shí)施方式的陣列型電容 式傳感器20,與所述實(shí)施方式1的陣列型電容式傳感器l相比，由于可動(dòng)電 極6的彎曲性進(jìn)一步提高，因此，不僅能夠更準(zhǔn)確地測(cè)定壓力的變動(dòng)，而且 能夠進(jìn)一步降低交調(diào)失真。
與所述實(shí)施方式1相同，當(dāng)采用延長(zhǎng)可動(dòng)電極側(cè)基板2的狹縫2b而割開， 完全分離帶狀可動(dòng)電極6的結(jié)構(gòu)時(shí)，能夠進(jìn)一步提高所述效果。
實(shí)施方式3
下面，參照?qǐng)A17至圖19說明本發(fā)明的實(shí)施方式3。為了便于說明，在 本發(fā)明的實(shí)施方式3中，具有與所述的實(shí)施方式1和2所示的構(gòu)件相同功能 的構(gòu)件上，賦予相同的附圖標(biāo)記，并省略其說明。
圖17是本發(fā)明的實(shí)施方式3的陣列型電容式傳感器30的分解斜視圖。 圖18是表示本實(shí)施方式的陣列型電容式傳感器30的概略結(jié)構(gòu)的圖，圖18(a)表示從上方看陣列型電容式傳感器30的可動(dòng)電極側(cè)基板2的平面，圖18(b) 表示從下方看陣列型電容式傳感器30的固定電極側(cè)基板5的平面，圖18(c) 表示圖18 (a)所示的陣列型電容式傳感器30的a-a剖面。本實(shí)施方式的陣 列型電容式傳感器30是在所述實(shí)施方式2的陣列型電容式傳感器20上進(jìn)一 步增加穩(wěn)定化構(gòu)件8的結(jié)構(gòu)。
圖19是表示本實(shí)施方式的穩(wěn)定化構(gòu)件8的概略結(jié)構(gòu)的圖，圖19 (a)表 示穩(wěn)定化構(gòu)件8的概略結(jié)構(gòu)的斜視，圖19 (b)表示沿Y方向看圖19 (a)所 示的穩(wěn)定化構(gòu)件8的側(cè)面。如該圖所示，穩(wěn)定化構(gòu)件8具有多個(gè)槽部。具體 而言，穩(wěn)定化構(gòu)件8由一張薄膜板(例如粘接薄板)8a和在該薄膜板8a上互 相相隔等間隙而以直線狀并行地延伸的多個(gè)突起板8b構(gòu)成。另外，在圖19 (a)和(b)中，為了便于說明，示出僅設(shè)置有5條突起板8b的狀態(tài)，但優(yōu) 選突起板8b的數(shù)量與可動(dòng)電極側(cè)基板2的可動(dòng)電極6的數(shù)量(在此為24條) 相同。而且，相鄰的突起板8b之間的間隙即槽部8c的寬度，優(yōu)選設(shè)定為在 穩(wěn)定化構(gòu)件8變形時(shí)突起板8b互相不緩沖的程度。還有，所述突起板8b的 寬度方向的寬度優(yōu)選與可動(dòng)電極6的寬度方向的寬度大致相同。
所述穩(wěn)定化構(gòu)件8設(shè)置在固定電極側(cè)基板5的與設(shè)置有固定電極7的面 相反側(cè)的面上，以使多個(gè)可動(dòng)電極6和所述多個(gè)突起板8b的投影位置互相吻 合。此時(shí)，可動(dòng)電極側(cè)基板2的狹縫2b、襯墊3的狹縫3b以及穩(wěn)定化構(gòu)件8 的槽部8c的位置一致。
由此，在凹凸構(gòu)件上安裝陣列型電容式傳感器30時(shí)，可動(dòng)電極6以所述 兩個(gè)狹縫2b， 3b和所述槽部8c為邊界彎曲。因此，可以保持陣列型電容式 傳感器30的彎曲性，且確保形成電容元件的可動(dòng)電極6和固定電極7的平面 性。因而，本實(shí)施方式的陣列型電容式傳感器30與所述實(shí)施方式1和2的陣 列型電容式傳感器1和20相比，不僅可以更準(zhǔn)確地測(cè)定壓力的變動(dòng)，而且進(jìn) 一步降低交調(diào)失真。
與所述實(shí)施方式2相同，可以采用延長(zhǎng)可動(dòng)電極側(cè)基板2的狹縫2b而割 開，完全分離帶狀可動(dòng)電極6的結(jié)構(gòu)。
在此，利用圖20對(duì)在固定電極側(cè)基板5上安裝穩(wěn)定化構(gòu)件8的方法一例 說明如下。圖20 (a) ~ (d)表示在固定電極側(cè)基板5上安裝穩(wěn)定化構(gòu)件8 的安裝工序。首先，在由PET薄膜8d和脫模劑8e構(gòu)成的脫模薄板上貼緊穩(wěn) 定化構(gòu)件8，并且在該穩(wěn)定化構(gòu)件8上臨時(shí)壓接粘接薄板8a(參見圖20(a))。接著，通過沖壓加工(半切)切割穩(wěn)定化構(gòu)件8 (參見圖20 (b))。然后，配
置在固定電極側(cè)基板5上，并熱壓接粘接薄板8e (參見圖20 (c))后，揭下 脫模板而完成(參見圖20 (d))。 實(shí)施方式4
下面，參照?qǐng)D21至圖23說明本發(fā)明的實(shí)施方式4。，為了便于說明，在 本實(shí)施方式中，具有與所述實(shí)施方式1~3所示的構(gòu)件相同功能的構(gòu)件上，賦 予相同的附圖標(biāo)記，并省略其說明。
圖21是本發(fā)明的實(shí)施方式4的陣列型電容式傳感器40的分解斜視圖， 圖22是從a-a方向看所述陣列型電容式傳感器40的局部剖面圖。本實(shí)施方 式的陣列型電容式傳感器40是對(duì)所述實(shí)施方式2的陣列型電容式傳感器20 的襯墊3進(jìn)行進(jìn)一步改良的傳感器。
圖23 (c)表示本實(shí)施方式的襯墊3的概略結(jié)構(gòu)的平面。如該圖所示， 襯墊3由間隙穩(wěn)定化構(gòu)件9和粘接薄板10構(gòu)成。圖23 ( a)表示間隙穩(wěn)定化 構(gòu)件9的概略結(jié)構(gòu)的平面，圖23 (b)表示粘接薄板10的概略結(jié)構(gòu)的平面。
間隙穩(wěn)定化構(gòu)件9具有與可動(dòng)電極側(cè)基板2和固定電極側(cè)基板5相同的 可撓性，并且具有與可動(dòng)電極側(cè)基板2和固定電極側(cè)基板5相同的壓縮強(qiáng)度。 具體而言，間隙穩(wěn)定化構(gòu)件9由例如聚酰亞胺、PET(薄膜)、環(huán)氧樹脂(薄 膜)等構(gòu)成。
另外，粘接薄板10與所述實(shí)施方式2的襯墊3同樣，設(shè)置有與固定電極 7對(duì)應(yīng)的開口部3a以及與可動(dòng)電極6的狹縫2b對(duì)應(yīng)的狹縫3b,而且，如圖 23 (b)所示，形成有用于容納間隙穩(wěn)定化構(gòu)件9的互相相隔等間隙并以直線 狀并行地延伸的多個(gè)缺口部10a。該缺口部10a位于粘接薄板10的多個(gè)狹縫 (未圖示)之間，并且形成在層疊可動(dòng)電極側(cè)基板2和固定電極側(cè)基板5時(shí)， 可動(dòng)電極側(cè)基板2的可動(dòng)電極6和該缺口部10a的投影位置互相吻合的位置 上。另外，粘接薄板10由例如聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、硅酮樹脂 等構(gòu)成。
在此，說明由這些間隙穩(wěn)定化構(gòu)件9和粘接薄板10構(gòu)成的襯墊3的裝配 方法。圖24是表示間隙穩(wěn)定化構(gòu)件9在粘接薄板10上安裝之前的概略結(jié)構(gòu) 的圖。在為了將圖24所示的間隙穩(wěn)定化構(gòu)件9插入到粘接薄板10的缺口部 10a而進(jìn)行加工后(參見圖23 (a)),如圖23 (c)所示，將間隙穩(wěn)定化構(gòu)件 9和粘接薄板10進(jìn)行組合。另外，利用圖25說明所述襯墊3的其他裝配方法。圖25是表示襯墊3 的裝配工序的圖。首先，在由PET薄膜9a和脫模劑9b構(gòu)成的脫模薄板上貼 緊間隙穩(wěn)定化構(gòu)件9 (參見圖25 (a))。接著，通過沖壓加工(半切)僅切割 間隙穩(wěn)定化構(gòu)件9，形成陣列狀(參見圖25 (b))。然后，配置在可動(dòng)電極側(cè) 基板2上，通過熱固化降低脫模劑的粘接力(參見圖25 (c))，揭下脫模薄板 而完成(參見圖25 (d))。之后，在襯墊3上加工狹縫3b,通過使固定側(cè)基 板重復(fù)熱固化，能夠制造陣列型電容式傳感器40。
根據(jù)具有所述襯墊3的陣列型電容式傳感器40,由于間隔穩(wěn)定化構(gòu)件9 具有所述實(shí)施方式3所示的穩(wěn)定化構(gòu)件8相同的功能，因此能夠得到與所述 實(shí)施方式3的陣列型電容式傳感器30相同的效果。即，在凹凸構(gòu)件上安裝陣 列型電容式傳感器40時(shí)，可動(dòng)電極6將所述狹縫3b和間隙穩(wěn)定化構(gòu)件9之 間作為邊界發(fā)生變形(彎曲)。因此，能夠保持陣列型電容式傳感器40的彎 曲性，并且能夠確保用于形成電容元件的可動(dòng)電極6和固定電極7的平面性。 因而，本實(shí)施方式的陣列型電容式傳感器40不僅可以更準(zhǔn)確地測(cè)定壓力的變 動(dòng)，而且能夠進(jìn)一步降低交調(diào)失真。
與所述實(shí)施方式2相同，也可以采用延長(zhǎng)可動(dòng)電極側(cè)基板2的狹縫2b 而割開，完全分離帶狀可動(dòng)電極6的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明并不限定于所述的實(shí)施方式，在權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍內(nèi)， 可進(jìn)行各種各樣的變更。即，在權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍內(nèi)，即使組合適 當(dāng)變更的技術(shù)方法而得到的實(shí)施方式，也屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。
如上所述，本發(fā)明的陣列型電容式傳感器構(gòu)成為在所述第一基板或所 述第二基板的所述多個(gè)第一電極或所述多個(gè)第二電極之間，設(shè)置有與所述第 一電極或所述第二電極并行地延伸的狹縫狀的基板狹縫部。
由此，相當(dāng)于變形處的電容元件不會(huì)受到來自相鄰的基板和電極的影響。 因而，能夠提供可廉價(jià)地制造并且即使在彎曲面上也能夠精確地測(cè)定穩(wěn)定的 壓力的陣列型電容式傳感器。
發(fā)明的詳細(xì)說明中所舉的具體實(shí)施方式
或?qū)嵤├?，是用于清楚說明本發(fā) 明的技術(shù)內(nèi)容，不是僅限定于所述的具體舉例，以狹義地解釋本發(fā)明。在本 發(fā)明的精神和權(quán)利要求范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種各樣的變更而實(shí)施。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
由于本發(fā)明的陣列型電容式傳感器可以準(zhǔn)確且穩(wěn)定地測(cè)定壓力變化，因
22此能夠應(yīng)用于類似生物體的壓力脈搏波等微小的壓力變化的測(cè)定。
權(quán)利要求
1. 一種陣列型電容式傳感器，包括第一基板，設(shè)置有相互并行地延伸的至少2行以上的第一電極；第二基板，設(shè)置有以規(guī)定的距離與所述第一基板面相對(duì)配置，且在與所述第一電極的延伸方向交叉的方向上相互并行地延伸的至少2列以上的第二電極；其特征在于，在所述第一基板或所述第二基板中的所述多個(gè)第一電極或所述多個(gè)第二電極之間，設(shè)置有與所述第一電極或所述第二電極并行地延伸的狹縫狀的基板狹縫部。
2. 如權(quán)利要求1所述的陣列型電容式傳感器，其特征在于， 所述基板狹縫部設(shè)置在與測(cè)定時(shí)的所述第 一基板或所述第二基板的彎曲方向正交的方向上。
3. 如權(quán)利要求1所述的陣列型電容式傳感器，其特征在于，還包括介于所述第一基板和所迷第二基板之間并保持所述規(guī)定的距離的 襯墊，在所述襯墊中，沿與所述基板狹縫部的長(zhǎng)度方向交叉的方向延伸的襯墊 開口部，設(shè)置于所述第一電極或所述第二電極在該襯墊的投影區(qū)域上。
4. 如權(quán)利要求3所述的陣列型電容式傳感器，其特征在于， 在所述襯墊中，與所述基板狹縫部并行地延伸的多個(gè)狹縫狀的襯墊狹縫部，設(shè)置于所述基板狹縫部在所述襯墊的投影區(qū)域上。
5. 如權(quán)利要求1所述的陣列型電容式傳感器，其特征在于， 在所述第一基板的與所述第二基板側(cè)相反側(cè)的面上，或者在所述第二基板的與所述第 一基板側(cè)相反側(cè)的面上，設(shè)置具有在所述基板狹縫部上的投影 區(qū)域一致的槽部的穩(wěn)定化構(gòu)件。
6. 如權(quán)利要求1所述的陣列型電容式傳感器，其特征在于， 設(shè)置所述基板狹縫部的所述第 一基板或者所述第二基板具有可撓性。
7. 如權(quán)利要求3所述的陣列型電容式傳感器，其特征在于， 所述襯墊具有可撓性。
全文摘要
本發(fā)明提供一種陣列型電容式傳感器，該陣列型電容式傳感器(1)在可動(dòng)電極側(cè)基板(2)中的多個(gè)可動(dòng)電極(6)之間，設(shè)置與可動(dòng)電極(6)并行地延伸的狹縫(2b)。由此，該陣列型電容式傳感器不僅可以廉價(jià)地制造并且即使在曲面上也可以精確、穩(wěn)定地進(jìn)行壓力的測(cè)定。
文檔編號(hào)G01L5/00GK101449138SQ20078001849
公開日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2007年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月24日
發(fā)明者下元康司, 橋本正夫, 糸永和延, 葛山大介, 野添悟史 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社;歐姆龍健康醫(yī)療株式會(huì)社