JP2023032325A - センサ装置および車両用シート - Google Patents

Abstract

【課題】シート状の電極とフレキシブル基板の配線パターンとの接続部に大きな荷重が加わった際に、当該接続部の損傷を抑制できるようにすること。
【解決手段】センサ装置は、絶縁性を有するシート状の基材と、基材の第１の面に重ねて設けられ、第１接着手段によって第１の面に接着されるシート状の第１電極と、基材の第１の面に重ねて設けられたフレキシブル基板とを備え、第１電極は、基材の第１の面と重なる部分の一部に第１の面に接着されない非接着領域を有し、フレキシブル基板は、第１電極の非接着領域と重なる位置まで延出された延出部を有し、延出部は、第１電極の非接着領域と重なる部分に、非接着領域へ非固定的に接触する第１接点部を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、センサ装置および車両用シートに関する。

下記特許文献１には、車両用シートに設けられるセンサ装置に関し、シート状の電極と基板上の配線パターンとが半田付けによって接続されている構成が開示されている。

国際公開第２０１９／１１６９１９号

しかしながら、特許文献１のセンサ装置は、車両用シートに組み込まれて使用されるため、車両用シートにユーザが着座したときに、シート状の電極と基板上の配線パターンとの半田付けによる接続部に大きな荷重が加わる可能性があり、その場合でも当該接続部が破断しないよう設計する必要がある。

一実施形態に係るセンサ装置は、絶縁性を有するシート状の基材と、基材の第１の面に重ねて設けられ、第１接着手段によって第１の面に接着されるシート状の第１電極と、基材の第１の面に重ねて設けられたフレキシブル基板とを備え、第１電極は、基材の第１の面と重なる部分の一部に第１の面に接着されない非接着領域を有し、フレキシブル基板は、第１電極の非接着領域と重なる位置まで延出された延出部を有し、延出部は、第１電極の非接着領域と重なる部分に、非接着領域へ非固定的に接触する第１接点部を有する。

一実施形態に係るセンサ装置によれば、シート状の電極とフレキシブル基板の配線パターンとの接続部に大きな荷重が加わった際に、当該接続部の損傷を抑制することができる。

一実施形態に係る車両用シートの外観斜視図 一実施形態に係るセンサ装置の分解斜視図 一実施形態に係るセンサ装置の断面図 一実施形態の変形例に係るセンサ装置の分解斜視図

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。

（車両用シート１０の構成）
図１は、一実施形態に係る車両用シート１０の外観斜視図である。図１に示すように、車両用シート１０は、背もたれ部１１および座部１２を備える。背もたれ部１１および座部１２の各々は、表面よりも内側に複数のセンサ装置１００を有する。複数のセンサ装置１００の各々は、車両用シート１０に着座したユーザの身体が発する電気信号を検出することができる。

（センサ装置１００の構成）
図２は、一実施形態に係るセンサ装置１００の分解斜視図である。図３は、一実施形態に係るセンサ装置１００の断面図であり、図２のＸＹ平面上で貫通孔１１１の中心を通り、且つ、ＸＺ平面と平行な面での断面図である。

図２および図３に示すように、一実施形態に係るセンサ装置１００は、基材１１０、センサ電極１２０、シールド電極１３０、およびフレキシブル基板１４０を備える。

基材１１０は、絶縁性および可撓性を有するシート状の部材である。基材１１０の中央部には、貫通孔１１１が設けられている。貫通孔１１１は、平面視において、円形状を有する。本実施形態では、基材１１０は、「シート状の部材」の一例として、不織布を用いている。不織布は、絶縁性を持つ繊維が絡み合って平面状に延ばされたシート状の部材である。不織布は、例えば、ポリエステル、ポリエチレンなどの合成繊維により形成されている。

センサ電極１２０は、基材１１０の第２の面１１０Ｂ（Ｚ軸正側の面）に重ねて設けられる、導電性を有するシート状の電極である。センサ電極１２０は、「第２電極」の一例である。センサ電極１２０は、車両用シート１０に着座したユーザの身体と容量結合することにより、ユーザの身体が発する心電等の電気信号を検出することができる。

シールド電極１３０は、基材１１０の第１の面１１０Ａ（Ｚ軸負側の面）に重ねて設けられる、導電性を有するシート状の電極である。シールド電極１３０は、「第１電極」の一例である。シールド電極１３０は、センサ電極１２０の身体と対向する面と反対側の面（Ｚ軸負側の面）のシールドとして機能し、センサ電極１２０の身体と対向する面と反対側に位置する物体との容量結合の影響やノイズを防ぎ、センサ電極１２０によって検出される電気信号にノイズ成分が重畳されてしまうことを抑制するために設けられている。

シールド電極１３０は、その上面１３０Ａ（Ｚ軸正側の面）が、両面テープ１５１（「第１接着手段」の一例）によって、基材１１０の第１の面１１０Ａに貼り付けられる。但し、両面テープ１５１は、Ｘ軸正側の一部が矩形状に切り欠かれた切り欠き部１５１Ａを有する。これにより、シールド電極１３０の上面１３０Ａには、切り欠き部１５１Ａと重なる位置に、基材１１０の第１の面１１０Ａに貼り付けられない矩形状の非接着領域１３１が形成される。

本実施形態では、センサ電極１２０およびシールド電極１３０は、「シート状の電極」の一例として、導電布を用いている。導電布としては、例えば、布素材の表面に導電素材（例えば、金属、カーボン等）がコーティングされたもの、布素材に導電素材を含んだもの等が用いられる。

フレキシブル基板１４０は、基材１１０の第１の面１１０Ａに重ねて設けられる、可撓性を有するシート状の部材である。フレキシブル基板１４０は、例えばポリイミドフィルムなどの絶縁性および可撓性を有するフィルム状の樹脂基材に銅箔などの配線パターンを設けたものであり、各種電子部品が実装されている。フレキシブル基板１４０は、基部１４１および延出部１４２を有する。

基部１４１は、Ｙ軸方向を長手方向とし、Ｘ軸方向を短手方向とする、長方形状を有する部分である。基部１４１は、シールド電極１３０よりもＸ軸正側に配置される。基部１４１には、処理回路１４３が実装される。処理回路１４３は、センサ電極１２０およびシールド電極１３０を駆動したり、センサ電極１２０によって検出された電気信号を増幅したりする。フレキシブル基板１４０は、基部１４１において、両面テープ１５２（「第２接着手段」の一例）によって、基材１１０の第１の面１１０Ａに貼り付けられる。

延出部１４２は、基部１４１のＹ軸方向における中間位置から、両面テープ１５１の切り欠き部１５１Ａ内に至るまで、Ｘ軸正方向に直線状に延在する部分である。延出部１４２の先端部（Ｘ軸負側の端部）は、両面テープ１５１の切り欠き部１５１Ａ内において、シールド電極１３０の非接着領域１３１と重なる。延出部１４２の先端部（Ｘ軸負側の端部）には、導電性素材からなる第１接点部１４４および第２接点部１４５が設けられている。

第１接点部１４４は、延出部１４２の下面１４２Ｂ（Ｚ軸負側の面）の先端部に設けられている。第１接点部１４４は、平面視において、基材１１０の貫通孔１１１と重なる位置に設けられており、貫通孔１１１よりも直径が小さい円形状を有する。第１接点部１４４は、延出部１４２の下面１４２Ｂから僅かに下方に突出して設けられている。第１接点部１４４は、両面テープ１５１の切り欠き部１５１Ａ内に配置されることで、シールド電極１３０の非接着領域１３１と対向し、シールド電極１３０の非接着領域１３１と非固定的に接触する。第１接点部１４４は、延出部１４２の下面１４２Ｂに設けられている配線パターン（図示省略）を介して、基部１４１に設けられている処理回路１４３に接続されている。なお、第１接点部１４４は、配線パターン上に導電膜（例えば、銀ペースト、カーボン等）が印刷によって形成されている。このように本実施例においては、第１接点部１４４は配線パターンと別体で形成し、延出部１４２の下面１４２Ｂから僅かに下方に突出して形成しているが、第１接点部１４４は配線パターンの一部であってもよい。

第２接点部１４５は、延出部１４２の上面１４２Ａ（Ｚ軸正側の面）の先端部に設けられている。第２接点部１４５は、平面視において、基材１１０の貫通孔１１１と重なる位置に設けられており、貫通孔１１１よりも直径が小さい円形状を有する。第２接点部１４５は、延出部１４２の上面１４２Ａから僅かに上方に突出して設けられている。第２接点部１４５は、両面テープ１５１の切り欠き部１５１Ａ内に配置されることで、基材１１０の貫通孔１１１を通じて、センサ電極１２０の下面（Ｚ軸負側の面）と対向し、センサ電極１２０の下面（Ｚ軸負側の面）と接触可能となる。第２接点部１４５は、延出部１４２の上面１４２Ａに設けられている配線パターン（図示省略）を介して、基部１４１に設けられている処理回路１４３に接続されている。なお、第２接点部１４５は、配線パターン上に導電膜（例えば、銀ペースト、カーボン等）が印刷によって形成されている。このように本実施例においては、第２接点部１４５は配線パターンと別体で形成し、延出部１４２の上面１４２Ａから僅かに上方に突出して形成しているが、第２接点部１４５は配線パターンの一部であってもよい。

（センサ装置１００の設置例）
一実施形態に係るセンサ装置１００は、図３に示すように、車両用シート１０の内部に配置される。具体的には、車両用シート１０は、ウレタン等により形成されたシート本体部１４と、シート本体部１４を覆うシートカバー１５とを有している。そして、センサ装置１００は、センサ電極１２０がシートカバー１５側となり、シールド電極１３０がシート本体部１４側となるように、シート本体部１４とシートカバー１５との間に配置される。

（センサ装置１００の動作）
一実施形態に係るセンサ装置１００は、車両用シート１０にユーザが着座していないとき、フレキシブル基板１４０の延出部１４２に設けられている第２接点部１４５に対して、センサ電極１２０が接触していない。また、延出部１４２に設けられている第１接点部１４４は、シールド電極１３０の非接着領域１３１に非固定的に接触している。

一方、一実施形態に係るセンサ装置１００は、車両用シート１０にユーザが着座したとき、ユーザによってセンサ電極１２０が押圧されることにより、フレキシブル基板１４０の延出部１４２に設けられている第２接点部１４５に対して、センサ電極１２０が基材１１０の貫通孔１１１を介して接触する。これにより、センサ電極１２０がフレキシブル基板１４０の延出部１４２に設けられている配線パターンに対して電気的に接続される。このため、センサ電極１２０によってユーザから検出された電気信号が、フレキシブル基板１４０の延出部１４２に設けられている配線パターンを介して、フレキシブル基板１４０の基部１４１に実装されている処理回路１４３へ出力される。そして、センサ電極１２０によってユーザから検出された電気信号は、処理回路１４３によって増幅される。

このとき、フレキシブル基板１４０の延出部１４２は、センサ電極１２０およびシールド電極１３０のいずれにも固定されていないために、延出部１４２に設けられている第１接点部１４４は、シールド電極１３０の非接着領域１３１に非固定的に接触した状態のまま、両面テープ１５１の切り欠き部１５１Ａ内で、水平方向（ＸＹ平面と平行な方向）に移動することができる。これにより、一実施形態に係るセンサ装置１００は、ユーザが着座することによって第１接点部１４４とシールド電極１３０との接続部に加わる荷重を、延出部１４２の水平移動によって逃がすことができ、よって、第１接点部１４４とシールド電極１３０との接続部が破断するといったことが生じることはない。したがって、一実施形態に係るセンサ装置１００によれば、シート状のシールド電極１３０とフレキシブル基板１４０の配線パターンとの接続部に大きな荷重が加わった際に、当該接続部の損傷を抑制することができる。

また、一実施形態に係るセンサ装置１００において、フレキシブル基板１４０は、基部１４１と、基部１４１から延出された延出部１４２とを有し、基部１４１において、両面テープ１５２によって基材１１０の第１の面１１０Ａに接着される構成を採用している。
これにより、一実施形態に係るセンサ装置１００は、シールド電極１３０とフレキシブル基板１４０とを、基材１１０によって保持することができ、且つ、シールド電極１３０に対して、フレキシブル基板１４０の延出部１４２を相対的に変位（水平移動）させることができる。このように、一実施形態に係るセンサ装置１００は、基材１１０にシールド電極１３０とフレキシブル基板１４０とを保持しているので、シールド電極１３０とフレキシブル基板１４０の大きな変位（水平移動）を許容する事ができる。

（変形例）
図４は、一実施形態の変形例に係るセンサ装置１００の分解斜視図である。図４に示すセンサ装置１００は、フレキシブル基板１４０が、基部１４１と延出部１４２とが別体に設けられており、且つ、基部１４１と延出部１４２とを電気的に接続する接続部材１４６を有する。接続部材１４６としては、例えば、電気ケーブル、フレキシブル基板等が用いられる。

基部１４１は、センサ電極１２０によって検出された電気信号を増幅する処理回路１４３が実装されている。基部１４１は、両面テープ１５２によって、基材１１０の第１の面１１０Ａに貼り付けられる。

延出部１４２は、基部１４１のＹ軸方向における中間位置から、Ｘ軸正方向に離間して設けられており、両面テープ１５１の切り欠き部１５１Ａ内に至るまで、Ｘ軸正方向に直線状に延在する。延出部１４２は第１接点部１４４および第２接点部１４５が設けられている先端部が、両面テープ１５１の切り欠き部１５１Ａ内に配置される。延出部１４２は、いずれの部材にも固定されずに、水平方向に移動可能である。センサ電極１２０によって検出された電気信号は、延出部１４２および接続部材１４６を介して、基部１４１に実装されている処理回路１４３へ供給される。

一実施形態の変形例に係るセンサ装置１００によれば、フレキシブル基板１４０の基部１４１と延出部１４２とが別体に設けられているため、基部１４１を基材１１０に固定することができるとともに、基材１１０が基部１４１の水平移動に干渉しないため、両面テープ１５１の切り欠き部１５１Ａ内での延出部１４２の水平移動の自由度を高めることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

例えば、本実施例においてセンサ電極１２０およびシールド電極１３０は、導電布を用いて形成したが、それぞれフレキシブル基板で形成しても良い。その場合、フレキシブル基板の電極を形成した面がフレキシブル基板１４０を向くように配置して、センサ電極１２０或いはシールド電極１３０が、第２接点部１４５あるいは第１接点部１４４と接触可能とする。

また、センサ装置１００は、シート本体部１４またはシートカバー１５における、平面視において第１接点部１４４および第２接点部１４５と重なる位置に、突状部１５３を有してもよい。

例えば、図３に示すように、車両用シート１０は、シート本体部１４の表面（Ｚ軸正側の面）における、平面視において第１接点部１４４と重なる位置に、突状部１５３を有してもよい。これにより、車両用シート１０は、シールド電極１３０の一部（第１接点部１４４との接触部）を凸状に変形させることができ、よって、当該シールド電極１３０の一部を、第１接点部１４４に接触し易くすることができる。なお突状部１５３は車両用シート１０と一体に形成しても良いし、別に形成して貼り付ける等して一体化しても良い。

また、図示を省略するが、例えば、車両用シート１０は、シートカバー１５の裏面（Ｚ軸負側の面）における、平面視において第２接点部１４５と重なる位置に、突状部１５３を有してもよい。これにより、車両用シート１０は、センサ電極１２０の一部（第２接点部１４５との接触部）を凸状に変形させることができ、よって、当該センサ電極１２０の一部を、センサ電極１２０の一部に接触し易くすることができる。なお突状部１５３はシートカバー１５と一体に形成しても良いし、別に形成して貼り付ける等して一体化しても良い。

例えば、突状部１５３は、ゴム成形、印刷、ＵＶ樹脂等によって形成されてもよい。

なお、同様の突状部１５３は、センサ電極１２０における平面視において第２接点部１４５と重なる位置、または、シールド電極１３０における平面視において第１接点部１４４と重なる位置に設けられてもよい。なお突状部１５３は別に形成して貼り付ける等してセンサ電極１２０或いはシールド電極１３０と一体化して形成される。

また、センサ装置１００において、第１接点部１４４は、平面視において基材１１０の貫通孔１１１と重ならない位置に設けられてもよい。これにより、センサ装置１００は、第１接点部１４４に加わる押圧力が貫通孔１１１で減衰してしまうことを抑制することができ、よって、第１接点部１４４をより確実にシールド電極１３０に接触させることができる。

また、センサ装置１００において、シールド電極１３０（第１電極）は、第１接点部１４４との接触部分に、導電膜（例えば、銀ペースト、カーボン等）が印刷によって形成されていてもよい。これにより、センサ装置１００は、第１接点部１４４に対してシールド電極１３０を、より確実に接触させることができる。

また、センサ装置１００において、センサ電極１２０（第２電極）は、第２接点部１４５との接触部分に、導電膜（例えば、銀ペースト、カーボン等）が印刷等によって形成されていてもよい。これにより、センサ装置１００は、第２接点部１４５に対してセンサ電極１２０を、より確実に接触させることができる。

１０ 車両用シート
１１ 背もたれ部
１２ 座部
１４ シート本体部
１５ シートカバー
１００ センサ装置
１１０ 基材
１１０Ａ 第１の面
１１０Ｂ 第２の面
１１１ 貫通孔
１２０ センサ電極（第２電極）
１３０ シールド電極（第１電極）
１３１ 非接着領域
１４０ フレキシブル基板
１４１ 基部
１４２ 延出部
１４２Ａ 上面
１４２Ｂ 下面
１４３ 処理回路
１４４ 第１接点部
１４５ 第２接点部
１４６ 接続部材
１５１ 両面テープ
１５１Ａ 切り欠き部
１５２ 両面テープ
１５３ 突状部

Claims (10)

1. 絶縁性を有するシート状の基材と、
   前記基材の第１の面に重ねて設けられ、第１接着手段によって前記第１の面に接着されるシート状の第１電極と、
   前記基材の前記第１の面に重ねて設けられたフレキシブル基板と
   を備え、
   前記第１電極は、
   前記基材の前記第１の面と重なる部分の一部に前記第１の面に接着されない非接着領域を有し、
   前記フレキシブル基板は、
   前記第１電極の前記非接着領域と重なる位置まで延出された延出部を有し、
   前記延出部は、
   前記第１電極の前記非接着領域と重なる部分に、前記非接着領域へ非固定的に接触する第１接点部を有する
   ことを特徴とするセンサ装置。
2. 前記フレキシブル基板は、
   基部と、前記基部から延出された前記延出部とを有し、
   前記基部において、第２接着手段によって前記基材の前記第１の面に接着される
   ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記フレキシブル基板は、
   処理回路が設けられている基部と、
   前記基部とは別体の前記延出部と、
   前記基部と前記延出部とを電気的に接続する接続部材と
   を有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ装置。
4. 前記基材の第２の面に重ねて設けられるシート状の第２電極をさらに備え、
   前記延出部は、
   前記第２電極と重なる部分に、前記第２電極と接触可能な第２接点部を有し、
   前記基材は、
   前記第２接点部と重なる位置に、貫通孔を有する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
5. 前記第１接点部は、
   平面視において前記基材の前記貫通孔と重ならない位置に設けられている
   ことを特徴とする請求項４に記載のセンサ装置。
6. 前記第１電極は、
   前記第１接点部との接触部分に、導電膜が形成されている
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のセンサ装置。
7. 平面視において前記第１接点部と重なる位置に、前記第１電極の一部を凸状に変形させる突状部を有する
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のセンサ装置。
8. 前記第２電極は、
   前記第２接点部との接触部分に、導電膜が形成されている
   ことを特徴とする請求項４または５に記載のセンサ装置。
9. 平面視において前記第２接点部と重なる位置に、前記第２電極の一部を凸状に変形させる突状部を有する
   ことを特徴とする請求項４、５、８のいずれか一項に記載のセンサ装置。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のセンサ装置を備える
    ことを特徴とする車両用シート。

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