布狀壓力傳感器的制造方法
【專利摘要】一種布狀壓力傳感器，其具有：第一纖維層；第二纖維層；以及第三纖維層，其設(shè)置于第一纖維層及第二纖維層之間。第一纖維層具有導(dǎo)電性的多個(gè)第一導(dǎo)通部和使第一導(dǎo)通部彼此絕緣的多個(gè)第一非導(dǎo)通部。第二纖維層具有導(dǎo)電性的第二導(dǎo)通部。第三纖維層具有將第一纖維層和第二纖維層以規(guī)定的電阻率相連接的連結(jié)線。布狀壓力傳感器還具有對(duì)第一導(dǎo)通部中的至少一個(gè)第一導(dǎo)通部和第二導(dǎo)通部之間的電阻值進(jìn)行測(cè)定的測(cè)定器。連結(jié)線通過(guò)受到壓力所引起的第一導(dǎo)通部中的至少一個(gè)第一導(dǎo)通部或第二導(dǎo)通部的變形而松弛，使第一導(dǎo)通部中的至少一個(gè)第一導(dǎo)通部或第二導(dǎo)通部短路。根據(jù)上述布狀壓力傳感器，使纖維層具有壓力檢測(cè)功能，具有通氣性且能夠檢測(cè)壓力。
【專利說(shuō)明】布狀壓力傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及能夠?qū)Χ鄠€(gè)部位的壓力進(jìn)行測(cè)定的布狀壓力傳感器[sheet pressure sensor]〇

【背景技術(shù)】
[0002] 下述專利文獻(xiàn)1公開了作為面狀的壓力傳感器而使用感壓導(dǎo)電橡膠的面狀輸入 裝置。上述面狀輸入裝置具有在一對(duì)聚酯片之間夾入片狀感壓導(dǎo)電橡膠的3層結(jié)構(gòu)，如果 一方的聚酯片受到壓力，則導(dǎo)電橡膠片變形，導(dǎo)電橡膠片的電阻減小?；谠撾娮璧淖兓?對(duì)壓力變化進(jìn)行測(cè)定。
[0003] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平6 - 274265號(hào)公報(bào)（第1圖）


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 如果在車輛用座椅、床上用品等的表層（與人體接觸的位置或與人體接近的位 置）使用上述的壓力傳感器（面狀輸入裝置），以進(jìn)行由人體引起的壓力分布的測(cè)定及向座 椅就座的判定，則由于導(dǎo)電橡膠片不具有通氣性，從而因潮熱等而使舒適性下降。另外，在 導(dǎo)電橡膠片上開孔而使其具有通氣性的情況下，孔附近部分的剛性下降，容易因壓力而變 形。因此，在孔附近部分和除了該部分以外的部位，受到壓力時(shí)的變形量不同，導(dǎo)電橡膠片 復(fù)雜地變形，壓力變化的測(cè)定變得困難。
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種布狀壓力傳感器，其使纖維層具有壓力檢測(cè)功能，具 有通氣性且能夠檢測(cè)壓力。
[0006] 本發(fā)明提供一種布狀壓力傳感器，其特征在于，具有：第一纖維層；第二纖維層， 其與所述第一纖維層分離地相對(duì)配置；以及第三纖維層，其設(shè)置于所述第一纖維層及所述 第二纖維層之間，所述第一纖維層具有多個(gè)第一導(dǎo)通部和多個(gè)第一非導(dǎo)通部，其中，多個(gè)第 一導(dǎo)通部具有導(dǎo)電性，多個(gè)第一非導(dǎo)通部使所述多個(gè)第一導(dǎo)通部彼此電氣絕緣，所述第二 纖維層具有第二導(dǎo)通部，該第二導(dǎo)通部具有導(dǎo)電性，所述第三纖維層具有多根連結(jié)線，該多 根連結(jié)線從所述多個(gè)第一導(dǎo)通部及所述第二導(dǎo)通部中的一方朝向另一方延伸設(shè)置，將所述 多個(gè)第一纖維層及所述第二纖維層以規(guī)定的電阻率電氣連接，所述布狀壓力傳感器還具有 測(cè)定器，該測(cè)定器對(duì)所述多個(gè)第一導(dǎo)通部中的至少一個(gè)、和所述第二導(dǎo)通部之間的電阻進(jìn) 行測(cè)定，所述多根連結(jié)線通過(guò)所述多個(gè)第一導(dǎo)通部中的所述至少一個(gè)、或所述第二導(dǎo)通部 的受到壓力所引起的變形而松弛，使所述多根第一導(dǎo)通部中的所述至少一個(gè)、或所述第二 導(dǎo)通部短路。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖1是在座椅面上具有布狀壓力傳感器的第1或第2實(shí)施方式的座椅整體斜視 圖。
[0008] 圖2是表示第1實(shí)施方式的布狀壓力傳感器的構(gòu)造的概略斜視圖。
[0009] 圖3是表不圖2中不出的III 一 III線剖面圖，（a)表不受到壓力前的狀態(tài)，（b) 表示受到壓力中的狀態(tài)。
[0010] 圖4是表示壓力傳感器的電阻值變化的曲線。
[0011] 圖5是表示第2實(shí)施方式的布狀壓力傳感器的構(gòu)造的概略斜視圖。
[0012] 圖6是表示連結(jié)線的變形例的剖面圖，（a)表示第1變形例，（b)表示第2變形例。
[0013] 圖7是導(dǎo)電性高分子纖維的放大斜視圖，（a)表示由均勻材料制成的上述 纖維，（b)表示具有芯鞘構(gòu)造[core-sleeve structure]的所述纖維，（c)表示具有 并排構(gòu)造[side-by-side structure]的所述纖維，（d)表示具有海島（多芯）構(gòu) 造[sea-island(multi core) structure]的所述纖維，（e)表示具有三角形剖面形狀 [triangle cross-sectional shape]的所述纖維，（f)表不具有星形剖面形狀[astral cross-sectional shape]的所述纖維，（g)表不具有中空構(gòu)造 [hollow structure]的所述 纖維。
[0014] 圖8是表示實(shí)施方式及對(duì)比例的規(guī)格及評(píng)價(jià)結(jié)果的表格。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面，參照附圖，對(duì)布狀壓力傳感器的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在下面的實(shí)施方式中， 如圖1所示，布狀壓力傳感器作為車輛用座椅的壓力傳感器而使用，設(shè)置于座椅的座椅面 上。
[0016] 如圖2所示，第1實(shí)施方式的布狀壓力傳感器1具有由上層[upper layer]2(相 當(dāng)于權(quán)利要求中的第一纖維層[first fiber layer])、下層3(相當(dāng)于權(quán)利要求中的第二纖 維層）、電阻可變層[variable resistor layer]8(相當(dāng)于權(quán)利要求中的第三纖維層）構(gòu) 成的三層構(gòu)造。上層2由上層導(dǎo)通部[upper layer conductive portions]4(相當(dāng)于權(quán) 利要求中的第一導(dǎo)通部[first conductive portions])和上層非導(dǎo)通部[upper layer non-conductive portions] 5 (相當(dāng)于權(quán)利要求中的第一非導(dǎo)通部[first non-conductive portions])交替并列設(shè)置而構(gòu)成。此外，上層導(dǎo)通部4和上層非導(dǎo)通部5,通過(guò)構(gòu)成這兩個(gè) 部分的纖維交替地連續(xù)編織而成。
[0017] 各上層導(dǎo)通部4(4a、4b、4c…）由鍍銀纖維（紹興運(yùn)佳紡織有限公司[Shaoxing Yunjia Textile Product Co.，Ltd.]制）形成。各上層非導(dǎo)通部5由非導(dǎo)電性的聚酯纖維 ("中央纖維資材，'[Central Fiber Materials Ltd.]制："夕.' V 七' *。U -于，'[Gunze Polina]) 形成（寬2_、長(zhǎng)200mm)。下層3由將鍍銀纖維（紹興運(yùn)佳紡織品有限公司制）編織成片 狀的下層導(dǎo)通部6 (6a)形成。
[0018] 如圖3(a)所示，電阻可變層8由往返的連結(jié)線[connecting yarns]8a形成，以 使上層導(dǎo)通部4和下層導(dǎo)通部6電氣連接。連結(jié)線8a是通過(guò)濕式紡紗法而獲得的直徑約 10ym的導(dǎo)電性高分子纖維。即，連結(jié)線8a(導(dǎo)電性高分子纖維）從上層導(dǎo)通部4及下層 導(dǎo)通部6中的一方朝向另一方延伸設(shè)置。連結(jié)線8a是通過(guò)以2 μ L/min的流速將紡絲原 液從微量調(diào)節(jié)注射器（"株式會(huì)社伊藤制作所[Ito Corporation]"制：MS - GLL100、內(nèi)徑 為260 μ m)中擠出而生成的，其中，該紡絲原液是溶劑相使用丙酮（"和光化學(xué)株式會(huì)社 [WAKO-Chemicals] "制：019 - 00353)，將過(guò)濾一次的導(dǎo)電性高分子PED0T/PSS的水分散液 (" 7夕；夕社[Heraeus GmbH]，，制："Clevios P"）和聚乙烯醇[PVA]( "関東化學(xué)株式 會(huì)社[Kanto Chemical Co, · Inc.] "制）的7wt %水溶液混合到上述溶劑中而制成的?；?JIS K7194 (導(dǎo)電性塑料的4探針?lè)ǖ碾娮杪试囼?yàn)方法[Testing method for resistivity of conductive plastics with a four-point probe array])，對(duì)該導(dǎo)電性高分子纖維的導(dǎo)電率 進(jìn)行測(cè)定，其結(jié)果，電阻率達(dá)到大約ΙΟ^Ω · cm。
[0019] 在使用"株式會(huì)社福原精機(jī)[Precision Fukuhara Works, Ltd.] "制的圓編機(jī) [circular knitting machine]對(duì)連結(jié)線 8a 進(jìn)行編織時(shí)，對(duì)隔距[gauge]、針數(shù)[number of feeder]等進(jìn)行調(diào)整，以使得電阻可變層8的厚度達(dá)到10mm，并且，在以與上層2平行的面 將電阻可變層8切斷時(shí)，在該切斷面的單位面積內(nèi)，導(dǎo)電性高分子纖維占總剖面面積的比 例達(dá)到50%。
[0020] 另外，上層2的上層導(dǎo)通部4a與上層電線9a電氣連接，上層導(dǎo)通部4b與上層電 線9b電氣連接，上層導(dǎo)通部4c與上層電線9c電氣連接。下層3的下層導(dǎo)通部6與下層電 線10a電氣連接。上層電線9(9a、9b、9c···)及下層電線10與電阻測(cè)定裝置[resistance measurement device] 15 (權(quán)利要求中的測(cè)定器[measuring instrument] / 測(cè)定單兀 [measurement means])連接。電阻測(cè)定裝置對(duì)上層電線9a和下層電線10之間的電阻值、 上層電線9b和下層電線10之間的電阻值、上層電線9c和下層電線10之間的電阻值等進(jìn) 行測(cè)定。
[0021] 上層導(dǎo)通部4a和下層導(dǎo)通部6a之間的連結(jié)線8a的長(zhǎng)度L，作為布狀壓力傳感器 1所受到的壓力F的函數(shù)，通過(guò)下述（1)式而表示。系數(shù)α是布狀壓力傳感器1在壓縮方 向上的彈簧常數(shù)的倒數(shù)值。
[0022] L = a F.....(1)
[0023] L :連結(jié)線8a的上述長(zhǎng)度[mm]，F(xiàn) :布狀壓力傳感器1所受到的上述壓力[Pa]，α : 上述系數(shù)[mm/Pa]
[0024] 在這里，上層導(dǎo)通部4a和下層導(dǎo)通部6a之間的電阻值R，使用電阻率P、連結(jié)線 8a的上述長(zhǎng)度L和連結(jié)線8a的剖面面積S，通過(guò)下述（2)式而表示。
[0025] R = p L/S.....(2)
[0026] R :電阻值[k Ω ]，p :電阻率[Ω · cm]，S :剖面面積[mm2]
[0027] 對(duì)于上層導(dǎo)通部4(或下層導(dǎo)通部6)所受到的壓力的測(cè)定進(jìn)行說(shuō)明。如果上層導(dǎo) 通部4沒(méi)有受到壓力，則如圖3 (a)所示，上層導(dǎo)通部4和下層導(dǎo)通部6之間的連結(jié)線8a自 主地維持規(guī)定距離L。如果上層導(dǎo)通部4受到壓力F，則如圖3 (b)所示，上層導(dǎo)通部4朝向 下方（下層導(dǎo)通部6側(cè)）彎曲，與上層導(dǎo)通部4連結(jié)的連結(jié)線8a松弛，連結(jié)線8a與上層導(dǎo) 通部4及下層導(dǎo)通部6分別在接觸點(diǎn)B處接觸。即，連結(jié)線8a(導(dǎo)電性高分子纖維）與上 層導(dǎo)通部4和/或下層導(dǎo)通部6形成短路[short-contact]。此時(shí)，在上層導(dǎo)通部4和下層 導(dǎo)通部6之間的通電路徑（在圖3(b)中以虛線表示）具有長(zhǎng)度L'。該長(zhǎng)度L'比沒(méi)有受到 壓力時(shí)的長(zhǎng)度L短。如果上層導(dǎo)通部4a受到的壓力F進(jìn)一步提高，則上層導(dǎo)通部4進(jìn)一步 朝向下方彎曲，通電路徑具有長(zhǎng)度L"。該長(zhǎng)度L"與上述的長(zhǎng)度L'相比，進(jìn)一步縮短。因 此，上層導(dǎo)通部4和下層導(dǎo)通部6之間的電阻值R與連結(jié)線8a的（有效電氣）長(zhǎng)度L(L'、 L"）為比例關(guān)系，上層導(dǎo)通部4所受到的壓力F越大，該電阻值R越小。
[0028] 因此，如圖4所示，所受到的壓力F與上層導(dǎo)通部4及下層導(dǎo)通部6之間的電阻值 R連續(xù)變化。因此，能夠根據(jù)電阻值R計(jì)算壓力F，電阻可變層8具有壓力檢測(cè)功能。由此， 由于上層2、下層3及電阻可變層8具有通氣性，并且電阻可變層8具有壓力檢測(cè)功能，因 此，布狀壓力傳感器1具有通氣性，并且能夠?qū)κ┘佑谏蠈訉?dǎo)通部4或下層導(dǎo)通部6上的壓 力F進(jìn)行測(cè)定。在這里，在本實(shí)施方式中，能夠針對(duì)每一個(gè)上層導(dǎo)通部4a、4b、4c…進(jìn)行壓力 F的檢測(cè)，但無(wú)法檢測(cè)到該壓力F由各上層導(dǎo)通部4a、4b、4c的長(zhǎng)度方向的哪一處承受。在 以下說(shuō)明的第2實(shí)施方式中，還能夠檢測(cè)到壓力F由各上層導(dǎo)通部4a、4b、4c的長(zhǎng)度方向的 哪一處承受。
[0029] 如圖5所示，第2實(shí)施方式的布狀壓力傳感器1具有由上層2、下層3、電阻可變層 8構(gòu)成的三層構(gòu)造。但是，在本實(shí)施方式的布狀壓力傳感器1中，下層3的構(gòu)造與上述的第 1實(shí)施方式的構(gòu)造不同，因此，壓力檢測(cè)的結(jié)構(gòu)也不同。下面，對(duì)于與第1實(shí)施方式相同或等 同的結(jié)構(gòu)部分標(biāo)記同一標(biāo)號(hào)，省略它們的重復(fù)說(shuō)明。
[0030] 與第1實(shí)施方式相同地，上層2為上層導(dǎo)通部4和上層非導(dǎo)通部5交替并列設(shè)置 而構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，下層3也是由下層導(dǎo)通部6和下層非導(dǎo)通部7交替并列設(shè)置而 構(gòu)成。電阻可變層8與第1實(shí)施方式相同地，由往返的連結(jié)線8a形成，以使上層導(dǎo)通部4 和下層導(dǎo)通部6電氣連接。
[0031] 上層2(上層導(dǎo)通部4及上層非導(dǎo)通部5)的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式的上層2相同。 另一方面，下層3由聚酯纖維形成。各下層導(dǎo)通部6(6a、6b、6c…）是將導(dǎo)電膏（"藤倉(cāng)化成 株式會(huì)社[Fujikura Kasei Co, · Ltd.] "制：" F -夕^卜[Dotite](注冊(cè)商標(biāo)）"）涂敷在 上述的聚酯纖維上而形成（寬200mm，長(zhǎng)10mm)。對(duì)于下層非導(dǎo)通部7,沒(méi)有在上述的聚酯纖 維上涂敷導(dǎo)電膏（寬200mm，長(zhǎng)2mm)。上層導(dǎo)通部4和下層導(dǎo)通部6按照從上方（與布狀 壓力傳感器1垂直的方向）觀察時(shí)彼此相交叉的方式配置（在本實(shí)施方式中，大致正交）。 因此，各下層導(dǎo)通部6通過(guò)連結(jié)線8a而與全部的上層導(dǎo)通部4電氣連接。
[0032] 下層電線10a與下層導(dǎo)通部6a電氣連接，下層電線10b與下層導(dǎo)通部6b電氣連 接，下層電線10C與下層導(dǎo)通部6c電氣連接。上層電線9及下層電線10與電阻測(cè)定裝置 15連接。電阻測(cè)定裝置對(duì)上層電線9a和下層電線10a之間的電阻值、上層電線9b和下層 電線10a之間的電阻值、上層電線9c和下層電線10a之間的電阻值等進(jìn)行測(cè)定。同樣地， 電阻測(cè)定裝置對(duì)上層電線9a和下層電線10b之間的電阻值、上層電線9b和下層電線10b 之間的電阻值、上層電線9c和下層電線10b之間的電阻值等進(jìn)行測(cè)定。下面，對(duì)于下層電 線10c也同樣。
[0033] 對(duì)于上層導(dǎo)通部4a(或下層導(dǎo)通部6a)所受到的壓力的測(cè)定進(jìn)行說(shuō)明。如果沒(méi)有 在上層導(dǎo)通部4a上施加壓力，則如圖3 (a)所示，上層導(dǎo)通部4a和下層導(dǎo)通部6a (下層導(dǎo) 通部6b或6c等也相同）之間的連結(jié)線8a，自主地維持規(guī)定距離L。在上層導(dǎo)通部4受到 壓力F時(shí)，如圖3(b)所示，上層導(dǎo)通部4朝向下方（下層導(dǎo)通部6側(cè)）彎曲，與上層導(dǎo)通部 4連結(jié)的連結(jié)線8a松弛，連結(jié)線8a與上層導(dǎo)通部4及下層導(dǎo)通部6分別在接觸點(diǎn)B處接 觸。這時(shí)，上層導(dǎo)通部4及下層導(dǎo)通部6之間的通電路徑（在圖3(b)以虛線表示）具有長(zhǎng) 度L'。該長(zhǎng)度L'比沒(méi)有受到壓力時(shí)的長(zhǎng)度L短。如果上層導(dǎo)通部4所受到的壓力F進(jìn)一 步提高，則上層導(dǎo)通部4進(jìn)一步朝向下方彎曲，通電路徑具有長(zhǎng)度L"。該長(zhǎng)度L"與上述的 長(zhǎng)度L'相比進(jìn)一步縮短。因此，上層導(dǎo)通部4和下層導(dǎo)通部6之間的電阻值R與連結(jié)線8a 的（有效電氣）長(zhǎng)度L(L'、L"）為比例關(guān)系，上層導(dǎo)通部4受到的壓力F越大，該電阻值R 越小。
[0034] 以上對(duì)于下層導(dǎo)通部6a進(jìn)彳丁了說(shuō)明，而對(duì)于其它下層導(dǎo)通部6b、6c…也同樣地， 各自的電阻值R變化。因此，對(duì)于上層導(dǎo)通部4a、4b、4c…和下層導(dǎo)通部6a、6b、6c…的全部 組合，能夠分別檢測(cè)電阻值R。
[0035] 因此，如圖4所示，所受到的壓力F與上層導(dǎo)通部4及下層導(dǎo)通部6之間的電阻值 R表現(xiàn)連續(xù)的變化。因此，能夠根據(jù)電阻值R計(jì)算壓力F，電阻可變層8具有壓力檢測(cè)功能。 由此，由于上層2、下層3及電阻可變層8具有通氣性，并且電阻可變層8具有壓力檢測(cè)功 能，因此，布狀壓力傳感器1具有通氣性，并且能夠?qū)κ┘釉谏蠈訉?dǎo)通部4或下層導(dǎo)通部6 上的壓力F進(jìn)行測(cè)定。在這里，在本實(shí)施方式中，能夠基于上層導(dǎo)通部4a、4b、4c…和下層導(dǎo) 通部6a、6b、6c…之間的組合位置以及該位置處的電阻值R，以網(wǎng)格狀檢測(cè)壓力F由布狀壓 力傳感器1上的哪個(gè)位置承受。
[0036] 在第3實(shí)施方式的布狀壓力傳感器1中，使用導(dǎo)電性高分子纖維作為連結(jié)線8a， 其中，該導(dǎo)電性高分子纖維是按照剖面面積比為50 :50的方式，將使炭黑（"三菱化學(xué) [Mitsubishi Chemical Corporation] "制）以20wt %分散在PVA中制得的涂敷溶液涂覆 于聚酯纖維上而制得的。其他結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)相同。連結(jié)線8a的電阻率為 100 Ω · cm，獲得了與第1實(shí)施方式相同的效果。
[0037] 在第4實(shí)施方式的布狀壓力傳感器1中，使用鍍銀纖維（導(dǎo)電性高分子纖維）作 為連結(jié)線8a。該鍍銀纖維是將銀涂覆在聚酯纖維表面而構(gòu)成的。其他結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式 的結(jié)構(gòu)相同。連結(jié)線8a的電阻率為0.01 Ω · cm，獲得與第1實(shí)施方式相同的效果。
[0038] 在第5實(shí)施方式的布狀壓力傳感器1中，使用導(dǎo)電性高分子纖維作為連結(jié)線8a，其 中，該導(dǎo)電性高分子纖維是按照剖面面積比為50 :50的方式，將使氧化鋅（ZnO)以20wt % 分散在PVA中制得的涂敷溶液涂覆于聚酯纖維上而制得的。其他結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式的結(jié) 構(gòu)相同。連結(jié)線8a的電阻率為10Ω · cm，獲得了與第1實(shí)施方式相同的效果。
[0039] 在第6實(shí)施方式的布狀壓力傳感器1中，使用導(dǎo)電性高分子纖維作為連結(jié)線8a， 其中，該導(dǎo)電性高分子纖維是按照剖面面積比為50 :50的方式，將PED0T/PSS的水分散液涂 覆于聚酯纖維上而制得的。其他結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)相同。連結(jié)線8a的電阻率為 1Ω · cm，獲得了與第1實(shí)施方式相同的效果。
[0040] 在第7實(shí)施方式的布狀壓力傳感器1中，使用導(dǎo)電性高分子聚批咯[polypyrrol] 的5%水溶液（"〉夕''7 7>卜1廠;/^社政8111&-八1(11^11(：〇.1^.]"制）以濕式紡絲法制 成的直徑約10 μ m的導(dǎo)電性高分子纖維，作為連結(jié)線8a。其他結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式的結(jié)構(gòu) 相同。連結(jié)線8a的電阻率為1Ω · cm，獲得了與第1實(shí)施方式相同的效果。
[0041] 第1至第7實(shí)施方式中的評(píng)價(jià)結(jié)果示出在圖8所示的表格中。在表格中的第1及 第2對(duì)比例中，代替由連結(jié)線8a形成的具有纖維構(gòu)造的電阻可變層8,使用片狀的導(dǎo)電性 橡膠。上層2及下層3的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式相同。從表格可知，各實(shí)施方式的電阻值均 具有適合于檢測(cè)的范圍，而各對(duì)比例的電阻值的范圍較窄（或無(wú)法測(cè)定），存在不能夠正確 地進(jìn)行檢測(cè)的可能性。另外，各實(shí)施方式能夠確保充分的通氣量，而各對(duì)比例的通氣量較少 (或無(wú)法測(cè)定：不通氣），舒適性不好。
[0042] 作為導(dǎo)電性原材料，可以采用金?銀?銅?鎳鉻合金[Nichrome]等的金屬線、碳 石墨等碳類材料、由金屬氧化物等半導(dǎo)體或金屬構(gòu)成的粒子狀材料、乙炔類· 5元雜環(huán)類 [complex5_men circle system] ·亞苯基類·苯胺類等導(dǎo)電性高分子材料。作為碳類材料， 除了碳纖維（"東 式會(huì)社[Toray Industries, Inc.] " 制："卜 b 力[Torayca] "（注冊(cè) 商標(biāo)）、"大阪力' ' ^ S力'1株式會(huì)社[Osaka Gas Chemicals Co.，Ltd.] "制：" F'少力一水 [Donacarbo]"等）這種普通市售的材料以外，可以使用混合有碳纖維、碳粉末等紡絲制成 的纖維。作為粒子狀材料，可以使用炭黑（" 7 4才 >株式會(huì)社[Lion Corporation]"制： 柯琴黑[Ketjenblack])等碳類粉末、鐵?鋁等金屬微粒子。另外，氧化錫（Sn0 2)、或氧化鋅 (ZnO)等半導(dǎo)電性微粒子也可以作為粒子狀材料使用。此處所謂導(dǎo)電性高分子纖維，是指上 述導(dǎo)電性原材料中不包括金屬在內(nèi)的原材料。
[0043] 能夠使用下述材料：由上述的導(dǎo)電性原材料單體所形成的材料、通過(guò)蒸鍍或涂覆 而在表面上包覆有上述導(dǎo)電性原材料的材料、以及將上述的導(dǎo)電性原材料作為芯材使用并 使該芯材的表面由其它材料包覆的材料。從市場(chǎng)購(gòu)買的容易性、比重等方面考慮，優(yōu)選作為 導(dǎo)電性原材料使用碳類纖維或碳類粉末。另外，導(dǎo)電性原材料可以由單一原材料形成，也可 以由多種原材料形成。
[0044] 考慮通氣性優(yōu)選上層2由纖維形成。此外，上層導(dǎo)通部4也可以在上層2上以帶 狀或在整個(gè)面內(nèi)均勻地涂敷導(dǎo)電性涂料而形成。作為導(dǎo)電性涂料，可以使用"藤倉(cāng)化成"制 的"卜''一夕4卜"等。為了避免由局部的硬度不同而引起的舒適性降低，上層導(dǎo)通部4也可 以使用具有與形成上層2、下層3以及電阻可變層8的纖維大致相同的剖面面積的金屬線、 導(dǎo)電性纖維（例如，鎳等的金屬絞合線）。上述情況對(duì)于下層3(下層導(dǎo)通部6)也同樣。
[0045] 從成本和實(shí)用性方面考慮，優(yōu)選在上層非導(dǎo)通部5及下層非導(dǎo)通部7中單獨(dú)或組 合使用由尼龍6、尼龍66等的聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、含有共聚成分的聚對(duì)苯二甲 酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二烯酯、聚丙烯腈等常用樹脂構(gòu)成的纖維。另外，上層2及下 層3的形狀只要形成為具有通氣性的布狀即可，而從保溫性、電阻可變層8的固定的方面考 慮，優(yōu)選由通常使用的纖維所構(gòu)成的織布、無(wú)紡布或編織品形成。
[0046] 作為電阻測(cè)定裝置（測(cè)定器/測(cè)定單元），可以使用通常使用的歐姆表、LCR表，可 以使用利用電壓計(jì)對(duì)與基準(zhǔn)電阻的電壓比進(jìn)行計(jì)測(cè)的方法的儀器、單元。另外，可以將上述 的儀器單獨(dú)和/或組合來(lái)使用。
[0047] 此處的所謂纖維，是指通過(guò)熔融紡絲、濕式紡絲、靜電紡絲法紡制而成的纖維、將 薄膜切割為狹條狀的纖維等。從形成織物或編織品的方面考慮（紡織/編織容易度、作為 織布/編織布的柔軟度、作為布料的處理容易度等），優(yōu)選具有幾 μ m至幾百μ m左右的直 徑或?qū)挾鹊睦w維。通過(guò)將幾十根至幾千根上述纖維集成一束[bundling]，從而作為纖維變 得容易處理。此時(shí)也可以絞合。
[0048] 在不使用導(dǎo)電性高分子纖維而使用金屬纖維的情況下，由于金屬的電阻率特別 低，因此為了使電阻可變層的電阻率的變化幅度（動(dòng)態(tài)范圍（dynamic range))增大而使檢 測(cè)能力提高，有必要使用極細(xì)的金屬纖維或使上下層之間的距離增大。但是，如果使用較細(xì) 的金屬絲，則無(wú)法使狹窄測(cè)定對(duì)象范圍內(nèi)的電阻率的變化幅度增大。另外，在測(cè)定對(duì)象范圍 內(nèi)，即使存在金屬纖維和周圍的纖維之間的接觸，電阻值也大致不變化，不能夠提高檢測(cè)能 力。另外，如果使上下層之間的距離增大，則由于金屬纖維的柔軟度而不能承擔(dān)所受到的壓 力。為了承擔(dān)壓力，如果混入其他非導(dǎo)電性纖維則形成絕緣部，因此，無(wú)法使電阻率的變化 幅度增大、使檢測(cè)能力提聞。
[0049] 這里的所謂導(dǎo)電性高分子纖維，是指將上述導(dǎo)電性原材料分散/涂敷在通常被用 于纖維的高分子上的纖維、由導(dǎo)電性高分子材料自身形成的纖維等。特別優(yōu)選使用半導(dǎo) 體·導(dǎo)電性高分子?碳纖維作為導(dǎo)電性原材料的導(dǎo)電性高分子纖維。優(yōu)選導(dǎo)電性原材料的 導(dǎo)電性高分子纖維中的配合量為0. 5至30vol %。如果配合量低于0. 5vol %，則導(dǎo)電性原 材料的量不足，與非配合纖維相比性能沒(méi)有提高而只是伴有成本上升，因此不優(yōu)選。另一方 面，如果配合量超過(guò)30v 〇l%，則由于配合有導(dǎo)電性原材料的高分子樹脂（樹脂基質(zhì)）溶融 時(shí)的粘度增加，紡絲性大幅度降低，因此不優(yōu)選。
[0050] 作為樹脂基質(zhì)，從成本、實(shí)用性方面考慮，優(yōu)選單獨(dú)或組合使用由尼龍6、尼龍66 等聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二烯、聚丙烯腈等常用樹脂構(gòu)成的纖 維。也優(yōu)選由其它高分子材料對(duì)導(dǎo)電性高分子纖維進(jìn)行涂覆。
[0051] 在將導(dǎo)電性原材料涂覆在高分子纖維上的情況下，由于在導(dǎo)電性高分子纖維的表 面上存在導(dǎo)電性原材料，因此，容易實(shí)現(xiàn)上述的電氣接觸（參照?qǐng)D3 (b)的接觸點(diǎn)B)，能夠使 上述的動(dòng)態(tài)范圍增大。導(dǎo)電性原材料的涂覆量只要是不妨礙檢測(cè)性能的范圍內(nèi)即可，優(yōu)選 導(dǎo)電性原材料占導(dǎo)電性高分子纖維總剖面面積（100% )的大于或等于10%且小于或等于 80%，特別優(yōu)選占導(dǎo)電性高分子纖維總剖面面積（100%)的大于或等于20%且小于或等于 50%。
[0052] 如圖7(a)至圖7(g)所示，優(yōu)選導(dǎo)電性高分子纖維（連結(jié)線8a)在其形成階段或 纖維化后的紡織/編織階段，形成各種剖面形狀或剖面構(gòu)造。導(dǎo)電性高分子纖維（連結(jié)線 8a)能夠具有由導(dǎo)電性部分13以及非導(dǎo)電性部分14形成的各種剖面。如圖7(a)所示，連 結(jié)線8a也可以由均勻的導(dǎo)電性高分子材料形成，具有通常的圓形剖面形狀。如圖7(b)所 示，連結(jié)線8a也可以具有芯鞘構(gòu)造。如圖7(c)所示，連結(jié)線8a也可以具有并排構(gòu)造。如 圖7(d)所示，連結(jié)線8a也可以具有海島（多芯）構(gòu)造。如圖7(e)以及圖7(f)所示，連結(jié) 線8a也可以具有非圓形的剖面形狀。如圖7(g)所示，連結(jié)線8a也可以具有中空構(gòu)造。這 些構(gòu)造使纖維的靜態(tài)特性變化。例如，根據(jù)上述的不同原材料（導(dǎo)電性部分13以及非導(dǎo)電 性部分14)的組合和剖面形狀的種類，能夠使纖維自身自然扭轉(zhuǎn)而使手感發(fā)生變化。另外， 如果纖維的表面積增大，則能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化和隔熱性提高。
[0053] 另外，導(dǎo)電性高分子纖維（連結(jié)線8a)由于其電阻而具有發(fā)熱性能。如上述實(shí)施方 式所示，如果將具有導(dǎo)電性高分子纖維（連結(jié)線8a)的布狀壓力傳感器1用于車輛用座椅， 則布狀壓力傳感器1也可以作為片狀加熱器起作用。因此，不僅使上述的靜態(tài)特性變化，還 能夠?qū)w維的構(gòu)造和材料進(jìn)行改進(jìn)以提高發(fā)熱性能，且能夠?qū)崿F(xiàn)上述的壓力檢測(cè)功能。
[0054] 為了實(shí)現(xiàn)上述的壓力檢測(cè)功能，優(yōu)選導(dǎo)電性原材料的電阻率為大于或等于 1(Γ3Ω · cm且小于或等于1〇2Ω · cm。即，優(yōu)選導(dǎo)電性高分子纖維（連結(jié)線8a)單獨(dú)的電 阻率為大于或等于1〇_3Ω ·_且小于或等于1〇2Ω，⑶。其理由在于，由于成為織物/編 織品的導(dǎo)電性高分子纖維作為電阻體動(dòng)作，因此，如果導(dǎo)電性原材料的電阻值過(guò)?。ǖ陀?1(Γ 3Ω · cm)，則受到導(dǎo)通部位（參照?qǐng)D3(b)接觸點(diǎn)Β)處的接觸電阻的影響而不能夠正確 地檢測(cè)壓力。另一方面，如果導(dǎo)電性原材料的電阻率過(guò)大（超過(guò)1〇 2Ω ·_)，則難以使用于 壓力檢測(cè)的電流流過(guò)，從而得不到充分的響應(yīng)。另外，更加優(yōu)選導(dǎo)電性原材料（導(dǎo)電性高分 子纖維）的電阻率為大于或等于1〇_ 2Ω ·_且小于或等于Κ^Ω μπι，如果在該范圍內(nèi)則能 夠高效地實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)熱功能。
[0055] 作為具有上述優(yōu)選電阻率的導(dǎo)電性高分子材料（導(dǎo)電性原材料），更加優(yōu)選包含 聚吡咯、PEDTOT/PSS、聚乙烯苯胺、聚對(duì)苯撐乙炔[PPV]中的至少一種。進(jìn)一步，在上述的 材料中，噻吩類導(dǎo)電性高分子的聚3, 4-乙撐二氧噻吩（PED0T)中摻雜聚4-苯乙烯磺酸鈉 (PPS)的PED0T/PSS( 7社，，制："CleviosP，，）、亞苯類的PPV、吡咯類的聚吡咯等， 是作為纖維容易獲得的材料，因而優(yōu)選。
[0056] 上述的導(dǎo)電性高分子材料由于能夠容易地通過(guò)濕式紡絲或靜電紡絲法實(shí)現(xiàn)纖維 化，并且滿足上述的電阻率，因此優(yōu)選。例如，噻吩類、吡咯類或苯胺類材料能夠通過(guò)濕式紡 絲容易地實(shí)現(xiàn)纖維化。通過(guò)將PED0T/PSS的水分解液（"?b7社，，制："Clevios P，，） 從圓筒中壓入到丙酮中，從而能夠容易地獲得導(dǎo)電性高分子纖維。
[0057] 通過(guò)采用上述工序，從而能夠容易地制造用于形成布狀壓力傳感器的導(dǎo)電性高分 子纖維。此外，連結(jié)線8a不一定是在連接部11 (參照?qǐng)D3 (a)及圖3(b))處以1根進(jìn)行連 接，也可以如圖6(a)及圖6(b)所示，在上層2或下層3中的任一方（或兩方）被切斷。但 是，在這種情況下，對(duì)于連結(jié)線8a的切斷端部12,必須通過(guò)某種方法?構(gòu)造固定在上層2或 下層3上。
[0058] 日本專利申請(qǐng)第2012 - 28118號(hào)（2012年2月13日申請(qǐng)）的全部?jī)?nèi)容通過(guò)參照 而引用在本說(shuō)明書中。通過(guò)參照本發(fā)明的實(shí)施方式而如上所述對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本 發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施方式。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書決定。
[0059] 例如，上述布狀壓力傳感器不只是針車輛用座椅，還可以應(yīng)用于坐墊的罩或電熱 毯等各種用途。
【權(quán)利要求】
1. 一種布狀壓力傳感器，其具有： 第一纖維層； 第二纖維層，其與所述第一纖維層分離地相對(duì)配置；以及 第三纖維層，其設(shè)置于所述第一纖維層及所述第二纖維層之間， 所述第一纖維層具有多個(gè)第一導(dǎo)通部和多個(gè)第一非導(dǎo)通部，其中，多個(gè)第一導(dǎo)通部具 有導(dǎo)電性，多個(gè)第一非導(dǎo)通部使所述多個(gè)第一導(dǎo)通部彼此電氣絕緣， 所述第二纖維層具有第二導(dǎo)通部，該第二導(dǎo)通部具有導(dǎo)電性， 所述第三纖維層具有多根連結(jié)線，該多根連結(jié)線從所述多個(gè)第一導(dǎo)通部及所述第二導(dǎo) 通部中的一方朝向另一方延伸設(shè)置，將所述多個(gè)第一纖維層和所述第二纖維層以規(guī)定的電 阻率電氣連接， 所述布狀壓力傳感器還具有測(cè)定器，該測(cè)定器對(duì)所述多個(gè)第一導(dǎo)通部中的至少一個(gè)、 和所述第二導(dǎo)通部之間的電阻進(jìn)行測(cè)定， 所述多根連結(jié)線通過(guò)所述多個(gè)第一導(dǎo)通部中的所述至少一個(gè)、或所述第二導(dǎo)通部的受 到壓力所引起的變形而松弛，使所述多個(gè)第一導(dǎo)通部中的所述至少一個(gè)、或所述第二導(dǎo)通 部短路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的布狀壓力傳感器，其中， 所述第二纖維層具有多個(gè)所述第二導(dǎo)通部，并且，具有多個(gè)第二非導(dǎo)通部，該多個(gè)第二 非導(dǎo)通部使所述多個(gè)第二導(dǎo)通部彼此電氣絕緣， 所述多個(gè)第二導(dǎo)通部通過(guò)所述多根連結(jié)線而與所述第一導(dǎo)通部電氣連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的布狀壓力傳感器，其中， 所述多根連結(jié)線由導(dǎo)電性高分子纖維形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的布狀壓力傳感器，其中， 所述導(dǎo)電性高分子纖維含有半導(dǎo)體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的布狀壓力傳感器，其中， 所述導(dǎo)電性高分子纖維含有導(dǎo)電性高分子。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的布狀壓力傳感器，其中， 所述導(dǎo)電性高分子纖維含有碳。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的布狀壓力傳感器，其中， 所述導(dǎo)電性高分子纖維是在纖維的表面涂覆導(dǎo)電性原材料而構(gòu)成的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的布狀壓力傳感器，其中， 所述導(dǎo)電性高分子纖維的電阻率大于或等于1〇_3Ω ·_而小于或等于102Ω，⑶。
9. 一種布狀壓力傳感器，其具有： 第一纖維層； 第二纖維層，其與所述第一纖維層分離地相對(duì)配置；以及 第三纖維層，其設(shè)置于所述第一纖維層及所述第二纖維層之間， 所述第一纖維層具有多個(gè)第一導(dǎo)通部和多個(gè)第一非導(dǎo)通部，其中，多個(gè)第一導(dǎo)通部具 有導(dǎo)電性，多個(gè)第一非導(dǎo)通部使所述多個(gè)第一導(dǎo)通部彼此電氣絕緣， 所述第二纖維層具有第二導(dǎo)通部，該第二導(dǎo)通部具有導(dǎo)電性， 所述第三纖維層具有多根連結(jié)線，該多根連結(jié)線從所述多個(gè)第一導(dǎo)通部及所述第二導(dǎo) 通部中的一方朝向另一方延伸設(shè)置，將所述多個(gè)第一纖維層和所述第二纖維層以規(guī)定的電 阻率電氣連接， 所述布狀壓力傳感器還具有測(cè)定單元，該測(cè)定單元對(duì)所述多個(gè)第一導(dǎo)通部中的至少一 個(gè)、和所述第二導(dǎo)通部之間的電阻進(jìn)行測(cè)定， 所述多根連結(jié)線通過(guò)所述多個(gè)第一導(dǎo)通部中的所述至少一個(gè)、或所述第二導(dǎo)通部的受 到壓力所引起的變形而松弛，使所述多個(gè)第一導(dǎo)通部中的所述至少一個(gè)、或所述第二導(dǎo)通 部短路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的布狀壓力傳感器，其中， 所述測(cè)定單元基于由所述短路引起的所述電阻的變化，對(duì)所述壓力進(jìn)行檢測(cè)。
【文檔編號(hào)】G01L5/00GK104067098SQ201380006043
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2013年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月13日
【發(fā)明者】三浦宏明, 寸田剛司, 福山康弘 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社