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WO2015005238A1 - 圧電センサ - Google Patents

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WO2015005238A1
WO2015005238A1 PCT/JP2014/067902 JP2014067902W WO2015005238A1 WO 2015005238 A1 WO2015005238 A1 WO 2015005238A1 JP 2014067902 W JP2014067902 W JP 2014067902W WO 2015005238 A1 WO2015005238 A1 WO 2015005238A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sheet
ground electrode
electrode
piezoelectric
signal electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2014/067902
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
信人 神谷
八田　文吾
賞純 岡林
直之 森本
玉井　義昭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2013144215A external-priority patent/JP6074331B2/ja
Priority claimed from JP2013203029A external-priority patent/JP6110267B2/ja
Application filed by Sekisui Chemical Co Ltd filed Critical Sekisui Chemical Co Ltd
Priority to NO14822553A priority Critical patent/NO3021099T3/no
Priority to EP14822553.5A priority patent/EP3021099B1/en
Priority to US14/902,964 priority patent/US10768066B2/en
Priority to CN201480037748.7A priority patent/CN105358950B/zh
Priority to KR1020157036705A priority patent/KR102303584B1/ko
Publication of WO2015005238A1 publication Critical patent/WO2015005238A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/09—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/08—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of piezoelectric devices, i.e. electric circuits therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H10N30/302—Sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/875—Further connection or lead arrangements, e.g. flexible wiring boards, terminal pins

Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric sensor capable of maintaining excellent piezoelectricity over a long period of time.
  • a biological signal sensor using a piezoelectric sheet as a sensor is known.
  • pressure generated by pulse waves, breathing, or body movement is applied to the piezoelectric sheet, an electrical signal having a magnitude corresponding to the pressure is generated from the piezoelectric sheet, and a biological signal can be detected using the electrical signal.
  • a piezoelectric body made of a polymer material, a first electrode holding portion disposed on one side of the piezoelectric body and having a signal electrode supported on a first insulator, and the other side of the piezoelectric body are disclosed.
  • a second electrode carrying portion that carries a ground electrode on a second insulator, and the piezoelectric body, the first electrode carrying portion, and the second electrode carrying portion are overlapped with each other.
  • a piezoelectric sensor in which the signal electrode is disposed within the region of the piezoelectric body, and the entire piezoelectric body is disposed within the region of the ground electrode or is overlapped with the region of the ground electrode. ing.
  • the piezoelectric body constituting the piezoelectric sensor is in a state of being sealed with a fixing agent, for example, as shown in FIG.
  • the fixing agent is usually composed of a pressure-sensitive adhesive.
  • the solvent contained in the pressure-sensitive adhesive is evaporated and removed.
  • the piezoelectric sheet, the signal electrode and the ground electrode are laminated and integrated.
  • the piezoelectric sheet is usually composed of a synthetic resin, and the synthetic resin can transmit water vapor or a gas (gas) organic compound. Therefore, during the production of the piezoelectric sensor, the water vapor or gas is contained in the piezoelectric sheet. There is a concern that the organic compound may permeate, and thus, when water vapor or a gaseous organic compound permeates into the piezoelectric sheet, there arises a problem that the piezoelectricity of the piezoelectric sheet is lowered.
  • the solvent in the pressure sensitive adhesive penetrates into the piezoelectric sheet or the residual monomer contained in the pressure sensitive adhesive penetrates into the piezoelectric sheet during the manufacture of the piezoelectric sensor. There is. Once the solvent, residual monomer, etc. have permeated the piezoelectric sheet, the piezoelectric sheet constituting the piezoelectric sensor of Patent Document 1 is sealed with a fixing agent as described above. The solvent and residual monomer cannot be diffused and removed outside the piezoelectric sheet, resulting in a problem that the piezoelectricity of the piezoelectric sheet is lowered.
  • an acrylic adhesive is often used as the adhesive constituting the fixing agent, and since the acrylic adhesive has polarity, the acrylic adhesive has the property of easily containing water vapor.
  • the water vapor may penetrate into the piezoelectric sheet through the fixing agent. In this case, the water vapor that has penetrated into the piezoelectric sheet cannot be dissipated and removed from the piezoelectric sheet, and the piezoelectricity of the piezoelectric sheet is reduced. Cause problems.
  • the present invention provides a piezoelectric sensor that maintains excellent piezoelectricity over a long period of time with almost no decrease in piezoelectricity due to penetration of water vapor, solvent, residual monomer, or the like.
  • the first piezoelectric sensor of the present invention includes a piezoelectric sheet, A first ground electrode laminated and integrated on the first surface of the piezoelectric sheet and having a first notch; A signal electrode laminated and integrated on the second surface of the piezoelectric sheet and having a third notch; A second ground electrode laminated and integrated on the signal electrode in a state of being electrically insulated from the signal electrode and having a second notch, The notches of the signal electrode, the first ground electrode, and the second ground electrode are at least partially overlapped with each other in the thickness direction of the piezoelectric sheet, The exposed portion is the portion of the piezoelectric sheet in which the notch portions of the signal electrode, the first ground electrode, and the second ground electrode are exposed from portions where they overlap each other in the thickness direction of the piezoelectric sheet. .
  • the second ground electrode includes a second ground electrode sheet in which the second ground electrode and the second fixing agent layer are laminated and integrated in this order on the second electrical insulating sheet.
  • the second fixing agent layer is laminated and integrated on the second surface of the piezoelectric sheet by sticking and integrating to the second surface of the piezoelectric sheet,
  • the signal electrode is formed by attaching a signal electrode sheet in which the signal electrode and the third fixing agent layer are laminated and integrated in this order on the third electrical insulating sheet on the second ground electrode sheet by the third fixing agent layer. It is laminated and integrated on the signal electrode by integrating it,
  • a fourth electrical insulating sheet is interposed between the signal electrode sheet and the second ground electrode sheet at a portion where the end face of the signal electrode sheet and the end face of the second ground electrode sheet intersect.
  • the first notch portion of the first ground electrode, the second notch portion of the second ground electrode, and a part of the signal electrode are at least in the thickness direction of the piezoelectric sheet. Some of them overlap each other, and the overlapping part is used as a signal electrode connection part.
  • the overlapping part is the ground electrode connection part
  • a signal electrode piercing terminal having a claw portion that is pierced by the signal electrode connection portion and electrically connected to the signal electrode, and a protruding connection portion that protrudes outward from the outer peripheral edge of the piezoelectric sheet;
  • a ground having a claw portion pierced by the ground electrode connection portion and electrically connected to the first ground electrode and the second ground electrode, and a protruding connection portion protruding outward from the outer peripheral edge of the piezoelectric sheet
  • piercing terminals for electrodes for electrodes.
  • the piezoelectric sensor Since the first piezoelectric sensor has the above-described configuration, even if water vapor, solvent, residual monomer, etc. penetrate into the piezoelectric sheet constituting the piezoelectric sensor during manufacture of the piezoelectric sensor, the piezoelectric sensor The sensor is formed with an exposed portion that is not covered with the ground electrode and the signal electrode and both surfaces are exposed to the outside air. Impurity compounds such as water vapor, solvent and residual monomers that have penetrated into the piezoelectric sheet can be smoothly diffused out of the piezoelectric sheet from both sides of the exposed portion. Therefore, the piezoelectric sensor of the present invention has almost no deterioration in piezoelectricity due to gas permeation into the piezoelectric sheet, and the piezoelectric sensor maintains excellent piezoelectricity over a long period of time.
  • the second piezoelectric sensor Since the second piezoelectric sensor has the above-described configuration, it is efficiently manufactured by a simple process of attaching and integrating the signal electrode sheet and the first and second ground electrode sheets to the piezoelectric sheet. be able to.
  • the second piezoelectric sensor has a fourth electrical insulating sheet interposed between the signal electrode sheet and the second ground electrode sheet at a portion where the end surface of the signal electrode sheet and the end surface of the second ground electrode sheet intersect. Therefore, the signal electrode and the second ground electrode are not accidentally short-circuited, and the potential generated in the piezoelectric sheet can be stably taken out through the signal electrode.
  • the conductive wire can be easily electrically connected to the piezoelectric sheet without damaging the piezoelectric sheet.
  • the piezoelectric sheet in order to connect the conductive wire to the surface on the piezoelectric sheet side in the projecting connection portion of the signal electrode pierce terminal and the ground electrode pierce terminal (hereinafter, both may be simply referred to as “pierce terminal”) If the conductive wire connection surface is used, the conductive wire can be easily connected to the electrode piercing terminal while using the solder on the conductive wire connection surface of the protruding connection portion of the piercing terminal while making the thickness of the piezoelectric sensor as thin as possible. Therefore, the piezoelectric sensor can be downsized.
  • the conductive wire when a pinching piece for holding the conductive wire connected to the conductive wire connecting surface is formed at the protruding connection portion of the signal electrode piercing terminal and the ground electrode piercing terminal, the conductive wire By sandwiching the wire with the sandwiching piece, the conductive wire can be securely fixed to the conductive wire connecting surface, and a more reliable piezoelectric sensor can be obtained.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 1.
  • the disassembled perspective view of the piezoelectric sensor of FIG. The perspective view which showed the piezoelectric sensor of FIG.
  • FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 6.
  • the disassembled perspective view of the piezoelectric sensor of FIG. The top view which showed another example of the piezoelectric sensor of this invention.
  • the disassembled perspective view of the piezoelectric sensor of FIG. The top view which showed another example of the piezoelectric sensor of this invention.
  • the disassembled perspective view of the piezoelectric sensor of FIG. The top view which showed another example of the piezoelectric sensor of this invention.
  • the top view which showed the piezoelectric sensor of FIG. The longitudinal cross-sectional view in the connection part for signal electrodes of the piezoelectric sensor of FIG.
  • the disassembled perspective view which showed the piezoelectric sensor of FIG. The perspective view which showed the piezoelectric sensor of FIG.
  • the piezoelectric sensor A includes a piezoelectric sheet 11, a first ground electrode 12 laminated and integrated on the first surface of the piezoelectric sheet 11, and a second surface of the piezoelectric sheet 11. And a second ground electrode 14 laminated and integrated on the signal electrode 13.
  • the piezoelectric sheet 11 is not particularly limited as long as it is a sheet (sheet having a piezoelectric phenomenon) that can generate charges on the surface when an external force is applied.
  • Examples of the piezoelectric sheet 11 include a piezoelectric sheet obtained by applying polarization to a synthetic resin sheet (synthetic resin foam sheet or synthetic resin non-foamed sheet), and a piezoelectric substance obtained by applying polarization to an inorganic sheet in which an inorganic piezoelectric material is dispersed in a resin.
  • Examples include piezoelectric sheets with polarization applied to inorganic sheets including inorganic sheets and inorganic piezoelectric materials.
  • a piezoelectric sheet obtained by imparting polarization to a synthetic resin sheet is preferred, and a piezoelectric sheet obtained by imparting polarization to a synthetic resin foam sheet is more preferred.
  • the synthetic resin constituting the synthetic resin sheet is not particularly limited, and examples thereof include polyolefin resins such as polyethylene resins and polypropylene resins, polyvinylidene fluoride, polylactic acid, and liquid crystal resins.
  • examples of the inorganic material constituting the inorganic sheet include lead zirconate titanate, lead titanate, potassium niobate, lithium niobate, lithium tantalate, sodium tungstate, zinc oxide, lithium tetraborate, Ba 2 NaNb 5.
  • Examples thereof include O 5 and Pb 2 KNb 5 O 15 .
  • the method for imparting polarization to the synthetic resin sheet or inorganic sheet is not particularly limited.
  • (1) the synthetic resin sheet or inorganic sheet is sandwiched between a pair of flat plate electrodes and brought into contact with the surface to be charged.
  • the other plate electrode is connected to a high-voltage DC power supply and the other plate electrode is grounded, and a DC or pulsed high voltage is applied to the synthetic resin sheet or inorganic sheet to inject charges into the synthetic resin or inorganic material.
  • a method for imparting polarization to a resin sheet or an inorganic sheet, (2) a synthetic resin sheet or an inorganic sheet by irradiating the surface of the synthetic resin sheet or the inorganic sheet with ionizing radiation such as an electron beam or an X-ray or ultraviolet rays A method of imparting polarization to a synthetic resin or an inorganic sheet by ionizing air molecules in the vicinity of (3) a first surface of the synthetic resin sheet or the inorganic sheet, The stacked flat electrodes are placed in close contact with each other, and needle-like electrodes or wire electrodes electrically connected to a DC high-voltage power source are arranged on the second surface side of the synthetic resin sheet or inorganic sheet at a predetermined interval.
  • the corona discharge is generated by the electric field concentration near the tip of the needle electrode or near the surface of the wire electrode, the air molecules are ionized, and the air ions generated by the polarity of the needle electrode or wire electrode are repelled and synthesized.
  • Examples thereof include a method of imparting polarization to a resin or an inorganic sheet.
  • the first electrical insulating sheet 16 is laminated and integrated on the first surface 11A of the piezoelectric sheet 11 through the first fixing agent layer 15 at a portion excluding the outer peripheral portion thereof.
  • a third electrical insulating sheet 18 is laminated and integrated on the second surface 11B of the piezoelectric sheet 11 via a third fixing agent layer 17 in a portion excluding the outer peripheral portion thereof.
  • a second electrical insulation sheet 20 is laminated and integrated on the third electrical insulation sheet 18 via a second fixing agent layer 19.
  • the electrical insulating sheets 16, 18, and 20 are not particularly limited as long as they have electrical insulation, and examples thereof include a polyethylene terephthalate sheet, a polyethylene naphthalate sheet, and a polyvinyl chloride sheet.
  • the fixing agent constituting the fixing agent layer is composed of a reaction system, solvent system, water system, hot melt system adhesive or pressure sensitive adhesive, and has a low dielectric constant from the viewpoint of maintaining the sensitivity of the piezoelectric sheet 11.
  • a fixative is preferred.
  • a first ground electrode 12 is integrally formed on the entire surface of the first electrical insulating sheet 16 on the piezoelectric sheet 11 side, and the first fixing agent layer 15 is entirely formed on the first ground electrode 12. It is integrally formed.
  • a signal electrode 13 is integrally formed on the entire surface 18a of the third electrical insulating sheet 18 on the piezoelectric sheet 11 side, and the third fixing agent layer 17 is integrally formed on the signal electrode 13 on the entire surface. Has been.
  • a second ground electrode 14 is integrally formed on the entire surface 20a of the second electrical insulating sheet 20 on the piezoelectric sheet 11 side, and the second fixing agent layer 19 is entirely formed on the second ground electrode 14. It is integrally formed.
  • a first ground electrode 12 is laminated and integrated on the first surface 11A of the piezoelectric sheet 11 via a first fixing agent layer 15, and a first electrical insulating sheet 16 is laminated and integrated on the first ground electrode 12. It has become.
  • the signal electrode 13 is laminated and integrated on the second surface 11 ⁇ / b> B of the piezoelectric sheet 11 via the third fixing agent layer 17, and the third electric insulating sheet is formed on the signal electrode 13. 18 is laminated and integrated. Further, the second ground electrode 14 is laminated and integrated on the third electrical insulating sheet 18 via the second fixing agent layer 19, and the second electrical insulating sheet 20 is laminated and integrated on the second ground electrode 14. Has been. The signal electrode 13 and the second ground electrode 14 are electrically insulated from each other by the third electrical insulating sheet 18.
  • the first electrical insulation sheet 16, the first ground electrode 12, and the first fixing agent layer 15 are formed in the same shape and size, and the third electrical insulation sheet 18 and the signal electrode 13 and the third fixing agent layer 17 are formed in the same shape and size, and the second electrical insulating sheet 20, the second ground electrode 14, and the second fixing agent layer 19 are formed in the same shape and size.
  • Examples of the method for forming the electrode on the electrical insulating sheet include (1) a method of applying and drying a conductive paste containing conductive fine particles in a binder on the electrical insulating sheet, and (2) an electrical insulating sheet. Examples include a method of forming an electrode by vapor deposition on the top, and (3) a method of stacking and integrating a metal sheet such as a copper foil or an aluminum foil as an electrode on an electrical insulating sheet.
  • the first and second ground electrodes 12 and 14 laminated and integrated on the first surface 11A of the planar rectangular piezoelectric sheet 11 are piezoelectric when viewed in the thickness direction of the piezoelectric sheet 11.
  • the size is smaller than that of the sheet 11.
  • the outer peripheral edge portion of the piezoelectric sheet 11 protrudes outward from the region occupied by the first and second ground electrodes 12 and 14 and the signal electrode 13.
  • the first ground electrode 12 is formed in a substantially rectangular shape on a plane, and the first notch portion of the plane rectangular shape that opens at the outer peripheral edge of the rectangular shape on the portion excluding the four corners of the rectangular shape. 12a.
  • a notch is formed at a portion where the first notch 12a of the first ground electrode 12 is projected in the thickness direction.
  • the first electrical insulating sheet 16 and the first fixing agent layer 15 have the same shape and the same planar shape as the first ground electrode 12.
  • the second ground electrode 14 is formed in a substantially rectangular shape in a plane, and the second rectangular electrode having a plane rectangular shape that opens to the outer peripheral edge of the rectangular shape is formed in a portion excluding the four corners of the rectangular shape.
  • FIGS. 1 to 5 show the case where the first ground electrode 12 and the second ground electrode 14 are formed in the same size and shape, but the first ground electrode 12 and the second ground electrode 14 are formed as follows. When viewed in the thickness direction of the piezoelectric sheet 11, the first notch portion 12a of the first ground electrode 12 and the second notch portion 14a of the second ground electrode 14 are entirely or partially overlapped. , Different sizes or different shapes.
  • the rectangular shape includes a square shape.
  • the shape of the signal electrode 13 is smaller than the area occupied by the first ground electrode 12, the second ground electrode 14, the first notch portion 12a, and the second notch portion 14a when viewed in the thickness direction of the piezoelectric sheet 11.
  • the signal electrode 13 is formed in a substantially rectangular shape on a plane, and a pair of corner portions adjacent to each other in the rectangular shape is cut out to form third cutout portions 13a and 13a. Between the third notches 13a and 13a of the signal electrode 13, a planar rectangular protrusion 13b is formed.
  • the third electrical insulating sheet 18 and the third fixing agent layer 17 notches are formed at portions where the third notches 13 a and 13 a of the signal electrode 13 are projected in the thickness direction of the piezoelectric sheet 11.
  • the third electric insulating sheet 18 and the third fixing agent layer 17 have the same shape as the signal electrode 13 and the same planar shape.
  • the first ground electrode 12 and the second ground electrode 14 are laminated and integrated at portions excluding the outer peripheral edge portions on both surfaces of the piezoelectric sheet 11 so as to overlap each other in the thickness direction of the piezoelectric sheet 11.
  • the first notch portion 12a of the first ground electrode 12 and the second notch portion 14a of the second ground electrode 14 overlap each other in the thickness direction of the piezoelectric sheet 11.
  • the first notch portion 12a of the first ground electrode 12 and the second notch portion 14a of the second ground electrode 14 may be partially overlapped, but are preferably completely overlapped.
  • the signal electrode 13 is laminated and integrated on the second surface 11B of the piezoelectric sheet 11.
  • the protruding portion 13b of the signal electrode 13 is located in a portion where the first notched portion 12a of the first ground electrode 12 and the second notched portion 14a of the second ground electrode 14 overlap each other. It is stored.
  • the entire signal electrode 13 is disposed in a region occupied by the first and second ground electrodes 12, 14 and the notches 12a, 14a.
  • the notches 13a and 13a of the signal electrode 13 correspond to the corners 12c and 14c adjacent to the notches 12a and 14a of the first ground electrode 12 and the second ground electrode 14. It is in a state of being arranged at the position.
  • the first notch part 12a of the first ground electrode 12 and the second notch part 14a of the second ground electrode 14 and the notch parts 13a, 13a of the signal electrode 13 are Some of them overlap each other. That is, a gap is formed between the side edges 12b and 14b of the cutout portions 12a and 14a of the first and second ground electrodes 12 and 14 and the outer peripheral edge 13c of the protruding portion 13b of the signal electrode 13.
  • the first electrical insulating sheet 16 and the first fixing agent layer 15 are also formed with notches having the same shape and size as the first notch 12a of the first ground electrode 12. Has been.
  • the second electrical insulating sheet 20 and the second fixing agent layer 19 are also formed with notches having the same shape and size as the first notch 14a of the second ground electrode 14.
  • the third electrical insulating sheet 18 and the third fixing agent layer 17 are also formed with a notch having the same shape and the same size as the third notch 13a of the signal electrode 13. Yes. Accordingly, a part of the piezoelectric sheet 11 is covered with the electrical insulating sheets 16, 18, 20, the first and second ground electrodes 12, 14, the signal electrode 13 and the fixing agent layers 15, 17, 19 from the gap.
  • the exposed portion is exposed to the outside air, and this exposed portion is defined as an exposed portion 11a.
  • the exposed portion 11a of the piezoelectric sheet 11 is not covered by the first and second ground electrodes 12, 14, the signal electrode 13, the electrical insulating sheets 16, 18, 20, and the fixing agent layers 15, 17, 19 on both surfaces. It is exposed to the outside air.
  • the exposed portion 11a of the piezoelectric sheet 11 can smoothly dissipate the impure compound in the piezoelectric sheet 11 from the both sides to the atmosphere, the impure compound in the piezoelectric sheet is dissipated only from one side of the piezoelectric sheet. Unlike the case, the impure compound can be smoothly diffused and removed from the piezoelectric sheet in a short time regardless of the presence of the impure compound in the thickness direction of the piezoelectric sheet.
  • the outer peripheral portion of the piezoelectric sheet 11 is outside the region occupied by the first and second ground electrodes 12 and 14 and the notches 12a and 14a when viewed in the thickness direction of the piezoelectric sheet 11.
  • the protruding portion is an exposed protrusion 11b of the piezoelectric sheet 11.
  • the exposed protrusion 11b is also in contact with the outside air without being covered with the electrical insulating sheets 16, 18, 20, the first and second ground electrodes 12, 14, the signal electrode 13 and the fixing agent layers 15, 17, 19.
  • the impure compound that has entered the piezoelectric sheet 11 from the exposed protrusion 11b of the piezoelectric sheet 11 can be dissipated into the atmosphere, and the amount of the impure compound contained in the piezoelectric sheet 11 can be reduced.
  • the first ground electrode 12 and the second ground electrode 14 have portions corresponding to the corner portions 12c and 14c adjacent to the notches 12a and 14a, and the signal electrode 13 The three notches 13a are located, and the signal electrode 13 is not disposed. These portions serve as ground electrode connection portions A2 and A2 for connecting conductive wires to the first ground electrode 12 and the second ground electrode.
  • the notches 12a and 14a of the first ground electrode 12 and the second ground electrode 14 are located in the portion corresponding to the protruding portion 13b of the signal electrode 13, and the second The ground electrode 12 and the second ground electrode 14 are not provided.
  • This portion is a signal electrode connection portion A1 for connecting a conductive wire to the signal electrode 13.
  • a conductive wire is electrically connected to the first ground electrode 12 in the ground electrode connecting portion A2.
  • pierce terminals are driven into the first ground electrode 12 and the second ground electrode 14, and the first and second A method in which the ground electrodes 12 and 14 are electrically connected to each other without being electrically connected to the signal electrode 13, and the conductive wires are electrically connected to the first and second ground electrodes 12 and 14 through the pierce terminals.
  • the first ground electrode 12 is used as a reference electrode.
  • the conductive wire is electrically connected to the protruding portion 13b of the signal electrode 13 in the signal electrode connecting portion A1.
  • a pierce terminal is driven into the protruding portion 13b of the signal electrode 13, and the first and second ground electrodes
  • a conductive wire is electrically connected to the signal electrode 13 through a pierce terminal without electrically connecting the signal electrodes 14 and 14 to the signal electrode 13.
  • the potential generated in the piezoelectric sheet 11 can be taken out through the signal electrode 13 using the first ground electrode 12 as a reference electrode.
  • the signal electrode pierced terminal 5a and the ground electrode pierced terminal 5b are arranged in the width direction of the flat rectangular plate-like substrates 51a and 51b and half portions 52a and 52b of the substrates 51a and 51b.
  • the claw portions 53a and 53b and the sandwiching pieces 55a and 55b of the signal electrode piercing terminal 5a and the ground electrode piercing terminal 5b protrude in the same direction.
  • the substrates 51a and 51b, the claw portions 53a and 53b, and the sandwiching pieces 55a and 55b of the signal electrode piercing terminal 5a and the ground electrode piercing terminal 5b have conductivity.
  • six claw portions 53a and 53b of the pierce terminals 5a and 5b are projected and four clamping pieces 55a and 55b are projected, but the claw portions 53a and 53b and the clamping pieces 55a and 55b are provided.
  • the number of is not limited to this.
  • the claw portion 53a of the signal electrode piercing terminal 5a is pierced and penetrated through the signal electrode connection portion A1 of the piezoelectric sensor A in the thickness direction, and the tip portion of the claw portion 53a is inserted.
  • the signal electrode piercing terminal 5a is fixed to the piezoelectric sensor A at the signal electrode connecting portion A1 by bending toward the piezoelectric sensor A side.
  • the signal electrode piercing terminal 5a and the signal electrode 13 are electrically connected.
  • 15 to 17 show the case where the claw portion 53a of the signal electrode piercing terminal 5a is pierced from the signal electrode 13 side of the piezoelectric sensor A (second surface 11B side of the piezoelectric sheet 11). It may be a case of piercing from the first surface 11A side of the sheet 11.
  • a part of the substrate 51a of the signal electrode piercing terminal 5a protrudes outward from the outer peripheral edge of the piezoelectric sheet 11 to form a protruding connection portion 56a. is doing.
  • a surface of the protruding connection portion 56a of the signal electrode piercing terminal 5a in the protruding direction of the sandwiching piece 55a is formed on a conductive wire connection surface 57a for connecting the conductive wire L.
  • the claw portion 53b of the ground electrode piercing terminal 5b is pierced and penetrated through one of the ground electrode connection portions A2 of the piezoelectric sensor A in the thickness direction.
  • the ground electrode pierced terminal 5b is fixed to the piezoelectric sensor A at the ground electrode connecting portion A2 by bending the tip of the electrode toward the piezoelectric sensor A side.
  • the ground electrode pierce terminal 5b, the first ground electrode 12, and the second ground electrode 14 are electrically connected to each other.
  • a part of the substrate 51b of the ground electrode pierce terminal 5b protrudes outward from the outer peripheral edge of the piezoelectric sheet 11 to form a protrusion 56b.
  • the surface of the protruding portion 56b of the ground electrode pierce terminal 5b in the protruding direction of the sandwiching piece 55b is formed on a conductive wire connecting surface 57b for connecting the conductive wire L.
  • the conductive wires L and L are electrically connected to the conductive wire connecting surface 57a of the signal electrode piercing terminal 5a and the conductive wire connecting surface 57b of the ground electrode piercing terminal 5b, respectively.
  • the connection of the conductive lines L and L to the conductive line connection surface 57a of the signal electrode piercing terminal 5a and the conductive line connection surface 57b of the ground electrode piercing terminal 5b may be performed in a general-purpose manner. It is preferable to be performed.
  • the holding pieces 55a and 55b of the signal electrode piercing terminal 5a and the ground electrode piercing terminal 5b are bent on the conductive wire connecting surfaces 57a and 57b to hold and fix the conductive wires L and L.
  • the conductive lines L and L are electrically connected using the solder 4 or the like on the conductive wire connection surface 57a of the signal electrode piercing terminal 5a and the conductive wire connection surface 57b of the ground electrode piercing terminal 5b.
  • the conductive wire connection surface 57a of the signal electrode piercing terminal 5a and the conductive wire connection surface 57b of the ground electrode piercing terminal 5b are provided on the piezoelectric sheet 11 side. Therefore, even when the conductive wires L and L are connected to the conductive wire connection surfaces 57a and 57b using solder or the like, the thickness of the piezoelectric sensor A becomes the total thickness of the piezoelectric sheet 11 and the solder 4. There is no. Of the thickness of the solder 4, only the portion exceeding the thickness of the piezoelectric sheet 11 becomes an increase in the thickness of the piezoelectric sensor A, and the thickness of the piezoelectric sensor A can be reduced.
  • the conductive lines L and L are formed by using solder or the like on the conductive line connection surfaces 57a and 57b formed on the protruding portions 56a and 56b of the signal electrode piercing terminal 5a and the ground electrode piercing terminal 5b. It is connected.
  • the conductive wires L, L are connected using, for example, solder, heat is applied to the protrusions 56a, 56b of the signal electrode pierce terminal 5a and the ground electrode pierce terminal 5b in order to melt the solder.
  • the protruding portions 56a and 56b of the piercing terminal 5a and the ground electrode piercing terminal 5b protrude outward from the outer peripheral edge of the piezoelectric sheet 11, the amount of heat transmitted to the piezoelectric sheet 11 can be reduced, and the piezoelectric It is possible to suppress the sheet 11 from being damaged by heat.
  • the signal electrode piercing terminal 5a and the ground electrode If the protrusions 56a and 56b of the pierced terminal 5b are placed on a highly heat conductive plate such as a metal plate, the heat applied to the protrusions 56a and 56b of the signal electrode pierce terminal 5a and the ground electrode pierce terminal 5b It is possible to reduce the amount of heat transferred to the piezoelectric sheet 11 by letting it escape to the plate having high heat conductivity, and to more reliably suppress the piezoelectric sheet 11 from being damaged by heat.
  • the first ground electrode 12 is grounded through the conductive wire L connected to the first ground electrode 12 via the ground electrode piercing terminal 5b.
  • a reference electrode is used. Using the first ground electrode 12 as a reference electrode, the potential generated in the piezoelectric sheet 11 can be taken out through the signal electrode 13 and the signal electrode piercing terminal 5a.
  • the piezoelectric sensor A when the outer peripheral edge of the piezoelectric sheet 11 is viewed in the thickness direction of the piezoelectric sheet 11, it is outward from the region occupied by the first ground electrode 12, the second ground electrode 14, and the notches 12a and 14a. Protrudes toward. As shown in FIGS. 6 to 9, the area occupied by the first ground electrode 12, the second ground electrode 14, and the notches 12a and 14a and the piezoelectric sheet 11 have the same shape when viewed in the thickness direction of the piezoelectric sheet 11. The outer peripheral edge of the piezoelectric sheet 11 does not protrude outward from the region occupied by the first ground electrode 12, the second ground electrode 14, and the notches 12a, 14a. May be.
  • symbol is attached
  • the shape of the third fixing agent layer 19 is not limited to the shape described above.
  • the first ground electrode 12 and the second ground electrode 14 are formed in a substantially rectangular shape in a plan view, and are cut out by cutting one arbitrary corner of the rectangular body. 12a and 14a are formed.
  • the first ground electrode 12 In the state where the first ground electrode 12 is laminated and integrated on the first surface 11A of the piezoelectric sheet 11, and the second ground electrode 14 is laminated and integrated on the second surface 11B of the piezoelectric sheet 11, the first ground electrode 12
  • the formed first notch 12a and the second notch 14a formed in the second ground electrode 14 are configured to partially or entirely overlap each other.
  • the signal electrode 13 when the signal electrode 13 is viewed in the thickness direction of the piezoelectric sheet 11, the size is smaller than the area occupied by the first ground electrode 12, the second ground electrode 14, the first notch portion 12a, and the second notch portion 14a.
  • the signal electrode 13 is formed in a substantially rectangular shape in plan view.
  • the signal electrode 13 has a third cutout portion 13a formed by cutting out an arbitrary corner portion of a rectangular body, and a corner portion adjacent to the third cutout portion 13a as a protruding portion 13b.
  • the signal electrode 13 When the signal electrode 13 is laminated and integrated on the second surface 11B of the piezoelectric sheet 11, when viewed in the thickness direction of the piezoelectric sheet 11, the first notch portion 12a of the first ground electrode 12, the second ground electrode The 14 second notches 14a and the notches 13a of the signal electrode 13 partially overlap. When viewed in the thickness direction of the piezoelectric sheet 11, the protruding portion 13b of the signal electrode 13 is in a state of being accommodated in the notched portion 12a of the first ground electrode 12 and the notched portion 14a of the second ground electrode 14. .
  • a gap is formed between the edges 12b and 14b of the notches 12a and 14a of the first and second ground electrodes 12 and 14 and the outer peripheral edge 13c of the protruding portion 13b of the signal electrode 13.
  • a part of the piezoelectric sheet 11 from the gap is not covered by the first and second ground electrodes 12, 14, the signal electrode 13, the electrical insulating sheets 16, 18, 20, and the fixing agent layers 15, 17, 19, outside air.
  • the exposed portion is exposed to the exposed portion 11a.
  • the entire signal electrode 13 is disposed in a region occupied by the first and second ground electrodes 12, 14 and the notches 12a, 14a when viewed in the thickness direction of the piezoelectric sheet 11. It has become.
  • the first electrical insulation sheet 16, the first ground electrode 12, and the first fixing agent layer 15 are formed in the same shape and size, and the third electrical insulation sheet 18 and the signal electrode 13 and the third fixing agent layer 17 are formed in the same shape and size, and the second electrical insulating sheet 20, the second ground electrode 14, and the second fixing agent layer 19 are formed in the same shape and size.
  • the description of the same components as those of the piezoelectric sensor shown in FIGS. 1 to 9 is omitted.
  • the planar shapes of the first and second ground electrodes 12 and 14 and the signal electrode 13 are substantially rectangular has been described, but the first and second ground electrodes 12 and 14 and the signal electrode 13 are described.
  • the planar shape need not be rectangular, and may be, for example, a polygon other than a rectangle, a polygon such as a pentagon, a hexagon, or a circle such as an ellipse or a true circle.
  • a manufacturing method of the above-described piezoelectric sensor A will be described.
  • a manufacturing method of the piezoelectric sensor A of the present invention for example, it can be manufactured by sticking and integrating the electrode sheet 3 on both surfaces of the piezoelectric sheet 11.
  • the electrode sheet 3 has a fixing agent layer on the release treatment surface 30 of the base sheet 31 formed from a synthetic resin sheet or the like having a release treatment on the first surface.
  • the laminated sheet B is produced by laminating the pressure-sensitive adhesive layer 32, the electrode layer 33 serving as an electrode, and the electrical insulating sheet 34 in a state of being laminated and integrated with each other in this order.
  • the release treatment surface 30 of the base sheet 31 and the pressure-sensitive adhesive layer 32 are laminated so as to be peelable.
  • the electrode layer 33 and the electrical insulating sheet 34 may be laminated and integrated via an adhesive layer (not shown).
  • the electrode sheet 3 in which the fixing agent layer, the electrode, and the electrical insulating sheet are laminated and integrated and has a desired shape is manufactured for each ground electrode or signal electrode.
  • the electrode sheet 3 is used by peeling and removing the base sheet from the surface of the fixing agent layer.
  • FIG. 12 shows the case where a ground electrode sheet is formed.
  • the first electrical insulating sheet 16, the first ground electrode 12, and the first fixing agent layer 15 are laminated and integrated in this order.
  • the first electrical insulating sheet 16, the first ground electrode 12 and the first fixing agent layer 15 are all formed in the same shape and size.
  • the first ground electrode 12 is bonded and integrated with the first surface 11A of the piezoelectric sheet 11 by the first fixing agent layer 15 so that the first ground electrode 12 becomes the first surface 11A of the piezoelectric sheet 1. (See FIGS. 4, 5 and 19 to 23).
  • the first ground electrode sheet 3a is formed in a substantially rectangular shape in a plane, and is a flat rectangular fourth cut-out portion that opens at the outer peripheral edge of the rectangular body at a portion excluding the four corners of the rectangular body. 31a.
  • the third electric insulating sheet 18, the signal electrode 13, and the third fixing agent layer 17 are laminated and integrated in this order, and the third electric insulating sheet 18, the signal electrode 13, and the third fixing agent are combined.
  • the layers 17 are all formed in the same shape and size.
  • the signal electrode 13 is laminated and integrated on the second surface 11B of the piezoelectric sheet 11 by pasting and integrating the signal electrode sheet 3b on the second surface 11B of the piezoelectric sheet 11 with the third fixing agent layer 17 (See FIGS. 4, 5 and 19 to 23).
  • the signal electrode sheet 3b is formed in a substantially rectangular plane shape, and a pair of corner portions adjacent to each other in the rectangular body are cut out to form fifth cutout portions 31b and 31b.
  • the second electrical insulating sheet 20, the second ground electrode 14, and the second fixing agent layer 19 are laminated and integrated in this order.
  • the second electrical insulating sheet 20, the second ground electrode 14 and the second fixing agent layer 19 are all formed in the same shape and the same size.
  • the second ground electrode sheet 3c is laminated and integrated on the signal electrode sheet 3b by the second fixing agent layer 19, whereby the first ground electrode 12 is laminated and integrated on the signal electrode sheet 3b, and the piezoelectric Sensor A is formed (see FIGS. 4, 5 and 19-23).
  • the second ground electrode sheet 3c is formed in a substantially rectangular shape in a plane, and is a flat rectangular sixth cutout portion opened to the outer peripheral edge of the rectangular body at a portion excluding the four corners of the rectangular body. 31c.
  • the signal electrode sheet 3b and the second ground electrode sheet 3c are formed on the release treatment surface of the base sheet, with the adhesive layer 32 serving as a fixing agent layer, the electrode layer 33 serving as an electrode, A laminated sheet B in which the insulating sheet 34 is laminated and integrated with each other in this order is prepared, and the adhesive layer 32, the electrode layer 33 and the electric insulating sheet 34 of the laminated sheet B are separated from the electric insulating sheet 34 side by a cutting blade. It is manufactured by cutting into a desired shape toward the material sheet 31.
  • the laminated sheet B is cut using a cutting blade to produce an electrode sheet
  • a shear stress by the cutting blade is applied to the electrode layer in the thickness direction.
  • the electrode layer of the laminated sheet is formed of a relatively soft material. Therefore, the cut electrode layer, that is, a part of the electrode is stretched by the shearing stress by the cutting blade and attached to the cut surface of the laminated sheet, that is, the cut end surface of the obtained electrode sheet. is there.
  • the signal electrode sheet 3b and the An electric insulating sheet 7 is interposed between the two ground electrode sheets 3c, and the signal electrode 13 attached to the cut end face of the signal electrode sheet 3b and the second ground electrode 14 attached to the cut end face of the second ground electrode sheet 3c.
  • the electrical insulating sheet 7 be interposed at a portion 6 where the cut end face of the signal electrode sheet 3b and the cut end face of the second ground electrode sheet 3c intersect.
  • the electrical insulating sheet 7 may be interposed in a portion including the portion 6 where the cut end surface of the sheet 3c intersects and the vicinity of the intersecting portion 6.
  • the electrical insulating sheet 7 is not particularly limited as long as it has electrical insulating properties, and examples thereof include a polyethylene terephthalate sheet, a polyethylene naphthalate sheet, and a polyvinyl chloride sheet.
  • the adhesive 71 may be laminated and integrated on one side of the electrical insulating sheet 7 and bonded and integrated on either the signal electrode sheet 3b or the second ground electrode sheet 3c.
  • a fixing agent having a low dielectric constant is preferable from the viewpoint of maintaining the sensitivity of the piezoelectric sheet 11.
  • a part or all of the piezoelectric sensor A, the signal electrode piercing terminal 5a, the ground electrode piercing terminal 5b, and the conductive wire L shown in FIGS. 1 to 23 may be covered with a known electromagnetic wave shield.
  • the conductive wire L connected to the ground electrode piercing terminal 5b and / or the ground electrode piercing terminal 5b is electrically connected to the electron wave shield.
  • the electromagnetic wave shield can further suppress the piezoelectric sensor A from being affected by external electromagnetic waves.
  • the electromagnetic wave shield is not particularly limited, and examples thereof include a metal housing and a metal foil.
  • the piezoelectric sensor of the present invention maintains excellent piezoelectricity over a long period of time, and detects the passage of biological sensors, automobiles, bicycles, people, and the like for detecting biological signals such as pulse waves, respiration, and body movements. Can be used as a sensor.
  • Electrode sheet 3a First ground electrode sheet 3b
  • Signal electrode sheet 3c Second ground electrode sheet 5a Piercing terminal for signal electrode 5b Piercing terminal for ground electrode 7
  • Electrical insulation sheet 11 Piezoelectric sheet 11a Exposed area 11b Exposed protrusion 12
  • First ground electrode 13 Signal electrode 13b
  • Protrusion 14 Second ground electrode 15, 17, 19 Fixative layer 16, 18, 20 Electrical insulation sheet A Piezoelectric sensor A1 Signal electrode connection A2 Ground electrode connection

Landscapes

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Abstract

　本発明の圧電センサは、圧電シートと、上記圧電シートの第一の面に積層一体化され且つ第一切欠き部を有する第一グランド電極と、上記圧電シートの第二の面に積層一体化され且つ第三切欠き部を有するシグナル電極と、上記シグナル電極上に上記シグナル電極と電気的に絶縁された状態で積層一体化され且つ第二切欠き部を有する第二グランド電極とを有し、上記シグナル電極、上記第一グランド電極及び第二グランド電極の上記切欠き部同士が少なくとも一部において上記圧電シートの厚み方向に互いに重なり合っており、上記シグナル電極、上記第一グランド電極及び第二グランド電極の上記切欠き部同士が上記圧電シートの厚み方向に互いに重なり合った部分から露出した上記圧電シートの部分を露出部としていることを特徴とする。

Description

圧電センサ
　本発明は、優れた圧電性を長期間に亘って維持することができる圧電センサに関する。
　圧電シートをセンサとして用いた生体信号センサが知られている。脈波、呼吸、体動により発生する圧力が圧電シートに加わると、圧電シートから圧力に応じた大きさの電気信号が発生し、この電気信号を利用して生体信号を検出することができる。
　特許文献１には、高分子材料からなる圧電体と、前記圧電体の一方の側に配置され、第１の絶縁体にシグナル電極を担持した第１の電極担持部と、前記圧電体の他方の側に配置され、第２の絶縁体にグランド電極を担持した第２の電極担持部とを備え、前記圧電体と前記第１の電極担持部と前記第２の電極担持部との重ね方向視において、前記シグナル電極が前記圧電体の領域内に収まり、且つ、前記圧電体全体が前記グランド電極の領域内に収まるかあるいは前記グランド電極の領域に重なり合うよう配置してある圧電センサが開示されている。
特許第５０４４１９６号公報
　しかしながら、上記圧電センサを構成している圧電体は、例えば、特許文献１の図１に示された通り、固定剤によって密封された状態となっている。固定剤は、通常、粘着剤から構成されており、圧電センサの製造にあたっては、溶剤を含む粘着剤を構成部材に塗布した後、粘着剤中に含まれている溶剤を蒸発、除去させることによって、圧電シートと、シグナル電極及びグランド電極とを積層一体化させている。
　一方、圧電シートは、通常、合成樹脂から構成され、合成樹脂は、水蒸気や気体（ガス）状の有機化合物を透過可能であることから、圧電センサの製造中に、圧電シート中に水蒸気や気体状の有機化合物が浸透する虞れがあり、このように、圧電シートに、水蒸気や気体状の有機化合物が浸透すると、圧電シートの圧電性が低下するという問題を生じる。
　溶剤を含む粘着剤を用いた場合には、圧電センサの製造中において、粘着剤中の溶剤が圧電シートに浸透し、又は、粘着剤中に含まれている残存モノマーが圧電シートに浸透することがある。溶剤や残存モノマーなどが圧電シートに一旦、浸透してしまうと、特許文献１の圧電センサを構成している圧電シートは上述の通り、固定剤によって密封されていることから、圧電シート中に浸透した溶剤や残存モノマーを圧電シート外に放散、除去させることができず、その結果、圧電シートの圧電性が低下するという問題を生じる。
　又、固定剤を構成している粘着剤としてアクリル系粘着剤が多く用いられ、アクリル系粘着剤は極性を有していることから、アクリル系粘着剤は水蒸気を含みやすいという性質を有しており、固定剤を介して圧電シートに水蒸気が浸透する恐れがあり、この場合も、圧電シート中に浸透した水蒸気を圧電シート外に放散、除去させることができず、圧電シートの圧電性が低下するという問題点を生じる。
　本発明は、水蒸気、溶剤又は残存モノマーなどの浸透による圧電性の低下が殆どなく長期間に亘って優れた圧電性を維持する圧電センサを提供する。
　本発明の第一の圧電センサは、圧電シートと、
　上記圧電シートの第一の面に積層一体化され且つ第一切欠き部を有する第一グランド電極と、
　上記圧電シートの第二の面に積層一体化され且つ第三切欠き部を有するシグナル電極と、
　上記シグナル電極上に上記シグナル電極と電気的に絶縁された状態で積層一体化され且つ第二切欠き部を有する第二グランド電極とを有し、
　上記シグナル電極、上記第一グランド電極及び第二グランド電極の上記切欠き部同士が少なくとも一部において上記圧電シートの厚み方向に互いに重なり合っており、
　上記シグナル電極、上記第一グランド電極及び第二グランド電極の上記切欠き部同士が上記圧電シートの厚み方向に互いに重なり合った部分から露出した上記圧電シートの部分を露出部としていることを特徴とする。
　本発明の第二の圧電センサは、第二グランド電極は、第二電気絶縁シート上に上記第二グランド電極及び第二固定剤層がこの順序で積層一体化されてなる第二グランド電極シートを上記第二固定剤層によって圧電シートの第二の面に貼着一体化することによって上記圧電シートの第二の面上に積層一体化されており、
　シグナル電極は、第三電気絶縁シート上に上記シグナル電極及び第三固定剤層がこの順序で積層一体化されてなるシグナル電極シートを上記第三固定剤層によって上記第二グランド電極シート上に貼着一体化することによって上記シグナル電極上に積層一体化されており、
　上記シグナル電極シートの端面と、上記第二グランド電極シートの端面とが交差する部分において、上記シグナル電極シートと上記第二グランド電極シートとの間に第四電気絶縁シートが介在されていることを特徴とする。
　本発明の第三の圧電センサは、第一グランド電極の第一切欠き部と、第二グランド電極の第二切欠き部と、シグナル電極の一部とが、圧電シートの厚み方向において、少なくとも一部において互いに重なり合っており、上記重なり合った部分をシグナル電極用接続部とし、
　上記シグナル電極の第三切欠き部と、上記第一グランド電極の一部と、上記第二グランド電極の一部とが、圧電シートの厚み方向において、少なくとも一部において互いに重なりあっており、上記重なり合った部分をグランド電極用接続部としており、
　更に、上記シグナル電極用接続部に突き刺されて上記シグナル電極に電気的に接続している爪部及び上記圧電シートの外周縁から外方に突出している突出接続部を有するシグナル電極用ピアス端子と、
　上記グランド電極用接続部に突き刺されて上記第一グランド電極及び第二グランド電極に電気的に接続している爪部及び上記圧電シートの外周縁から外方に突出している突出接続部を有するグランド電極用ピアス端子とを有していることを特徴とする。
　第一の圧電センサは、上述の如き構成を有していることから、圧電センサの製造中に圧電センサを構成している圧電シート中に水蒸気、溶剤、残存モノマーなどが浸透したとしても、圧電センサにはグランド電極及びシグナル電極に被覆されておらず且つ両面が外気に露出した露出部が形成されている。圧電シートに浸透した水蒸気、溶剤及び残存モノマーなどの不純化合物を露出部の両面から圧電シート外に円滑に放散させることができる。従って、本発明の圧電センサは、その圧電シートにガスが浸透することによる圧電性の低下が殆どなく、圧電センサは長期間に亘って優れた圧電性を維持する。
　第二の圧電センサは、上述の如き構成を有していることから、圧電シートに、シグナル電極シート及び第一、第二グランド電極シートを貼着一体化するという簡単な工程によって効率良く製造することができる。
　更に、第二の圧電センサは、シグナル電極シートの端面と第二グランド電極シートの端面とが交差する部分において、シグナル電極シートと第二グランド電極シートとの間に第四電気絶縁シートを介在させているので、シグナル電極と第二グランド電極とが不測に短絡を生じるようなことはなく、圧電シートにて発生した電位を安定的にシグナル電極を通じて取り出すことができる。
　第三の圧電センサは、上述の如き構成を有しているので、圧電シートを損なうことなく、圧電シートに導電線を容易に電気的に接続することができる。
　上記圧電シートにおいて、シグナル電極用ピアス端子及びグランド電極用ピアス端子（以下、両者を合わせて単に「ピアス端子」ということがある）の突出接続部における圧電シート側の面を導電線を接続するための導電線接続面としている場合には、ピアス端子の突出接続部の導電線接続面にハンダを用いて、圧電センサの厚みをできるだけ薄くしながら、導電線を電極用ピアス端子に容易に接続することができ、圧電センサの小型化を図ることができる。
　上記圧電センサにおいて、シグナル電極用ピアス端子及びグランド電極用ピアス端子の突出接続部に、導電線接続面に接続された導電線を挟持するための挟持片が形成されている場合には、導電線を挟持片により挟持することによって導電線を導電線接続面に確実に固定することができ、更に信頼性の高い圧電センサを得ることができる。
本発明の圧電センサを示した平面図。 図１のII－II線断面図。 図１のIII－III線断面図。 図１の圧電センサの分解斜視図。 図１の圧電センサを示した斜視図。 本発明の圧電センサの他の一例を示した平面図。 図６のVII－VII線断面図。 図６のVIII－VIII線断面図。 図６の圧電センサの分解斜視図。 本発明の圧電センサの他の一例を示した平面図。 図１０の圧電センサの分解斜視図。 電極シートの製造過程を示した斜視図。 電極シートの製造過程を示した断面図。 ピアス端子を示した斜視図。 圧電センサの他の一例を示した斜視図。 図１５の圧電センサを示した平面図。 図１５の圧電センサのシグナル電極用接続部における縦断面図。 図１５の圧電センサのグランド電極用接続部における縦断面図。 圧電センサの他の一例を示した平面図。 図１９のXX－XX線断面図。 図１９のXXI－XXI線断面図 図１９の圧電センサを示した分解斜視図。 図１９の圧電センサを示した斜視図。
　本発明の圧電センサの一例を図面を参照しながら説明する。圧電センサＡは、図１～５に示したように、圧電シート11と、この圧電シート11の第一の面に積層一体化された第一グランド電極12と、圧電シート11の第二の面に積層一体化されたシグナル電極13と、上記シグナル電極13上に積層一体化された第二グランド電極14とを有している。
　圧電シート11としては、外力が加えられることによって表面に電荷を発生させることができるシート（圧電現象を有するシート）であれば、特に限定されない。圧電シート11としては、例えば、合成樹脂シート（合成樹脂発泡シート又は合成樹脂非発泡シート）に分極を付与した圧電シート、無機系圧電材料を樹脂に分散させた無機系シートに分極を付与した圧電シート、無機系圧電材料を含む無機系シートに分極を付与した圧電シートが挙げられ、脈波などの微弱な生体信号を精度良く検出でき、感度が高く、厚み方向の変形で電荷を発生しやすいことから、合成樹脂シート（合成樹脂発泡シート又は合成樹脂非発泡シート）に分極を付与した圧電シートが好ましく、合成樹脂発泡シートに分極を付与した圧電シートがより好ましい。
　合成樹脂シートを構成する合成樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリ乳酸、液晶樹脂などが挙げられる。無機系シートを構成する無機材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、酸化亜鉛、リチウムテトラボレート、Ｂａ2ＮａＮｂ5Ｏ5、Ｐｂ2ＫＮｂ5Ｏ15などが挙げられる。
　合成樹脂シート又は無機系シートに分極を付与する方法としては、特に限定されず、例えば、（１）合成樹脂シート又は無機系シートを一対の平板電極で挟持し、帯電させたい表面に接触させている平板電極を高圧直流電源に接続すると共に他方の平板電極をアースし、合成樹脂シート又は無機系シートに直流又はパルス状の高電圧を印加して合成樹脂又は無機材料に電荷を注入して合成樹脂シート又は無機系シートに分極を付与する方法、（２）電子線、Ｘ線などの電離性放射線や紫外線を合成樹脂シート又は無機系シートの表面に照射して、合成樹脂シート又は無機系シートの近傍部の空気分子をイオン化することによって合成樹脂又は無機系シートに分極を付与する方法、（３）合成樹脂シート又は無機系シートの第一の面に、アースされた平板電極を密着状態に重ね合わせ、合成樹脂シート又は無機系シートの第二の面側に所定間隔を存して直流の高圧電源に電気的に接続された針状電極又はワイヤー電極を配設し、針状電極の先端又はワイヤー電極の表面近傍への電界集中によりコロナ放電を発生させ、空気分子をイオン化させて、針状電極又はワイヤー電極の極性により発生した空気イオンを反発させて合成樹脂又は無機系シートに分極を付与する方法などが挙げられる。
　圧電シート11の第一の面11Aにはその外周部を除いた部分に第一固定剤層15を介して第一電気絶縁シート16が積層一体化されている。圧電シート11の第二の面11Bにはその外周部を除いた部分に第三固定剤層17を介して第三電気絶縁シート18が積層一体化されている。第三電気絶縁シート18上には第二固定剤層19を介して第二電気絶縁シート20が積層一体化されている。なお、電気絶縁シート16、18、20は、電気絶縁性を有しておれば、特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシート、ポリ塩化ビニルシートなどが挙げられる。
　固定剤層を構成している固定剤は、反応系・溶剤系・水系・ホットメルト系の接着剤又は粘着剤から構成されており、圧電シート11の感度を維持する観点から、誘電率の低い固定剤が好ましい。
　第一電気絶縁シート16における圧電シート11側の面16aの全面には第一グランド電極12が一体的に形成され、この第一グランド電極12上には全面的に上記第一固定剤層15が一体的に形成されている。
　第三電気絶縁シート18における圧電シート11側の面18aの全面にはシグナル電極13が一体的に形成され、このシグナル電極13上には全面的に上記第三固定剤層17が一体的に形成されている。
　第二電気絶縁シート20における圧電シート11側の面20aの全面には第二グランド電極14が一体的に形成され、この第二グランド電極14上には全面的に上記第二固定剤層19が一体的に形成されている。
　圧電シート11の第一の面11A上には、第一固定剤層15を介して第一グランド電極12が積層一体化され、第一グランド電極12上には第一電気絶縁シート16が積層一体化されている。
　図３に示したように、圧電シート11の第二の面11B上には、第三固定剤層17を介してシグナル電極13が積層一体化され、シグナル電極13上には第三電気絶縁シート18が積層一体化されている。更に、第三電気絶縁シート18上には、第二固定剤層19を介して第二グランド電極14が積層一体化され、第二グランド電極14上には第二電気絶縁シート20が積層一体化されている。シグナル電極13と第二グランド電極14とは、第三電気絶縁シート18によって、互いに電気的に絶縁した状態となっている。
　圧電シート11の厚み方向に見たとき、第一電気絶縁シート16と第一グランド電極12と第一固定剤層15は同一形状、同一大きさに形成され、第三電気絶縁シート18とシグナル電極13と第三固定剤層17は同一形状、同一大きさに形成され、第二電気絶縁シート20と第二グランド電極14と第二固定剤層19は同一形状、同一大きさに形成されている。
　電気絶縁シート上に電極を形成する方法としては、例えば、（１）電気絶縁シート上に、バインダー中に導電性微粒子を含有させてなる導電ペーストを塗布、乾燥させる方法、（２）電気絶縁シート上に蒸着によって電極を形成する方法、（３）電気絶縁シート上に、銅箔、アルミニウム箔などの金属シートを電極として積層一体化する方法などが挙げられる。
　図１に示したように、平面長方形状の圧電シート11の第一の面11Aに積層一体化された第一、第二グランド電極12、14は、圧電シート11の厚み方向に見て、圧電シート11よりも小さい大きさに形成されている。圧電シート11の外周縁部は、圧電シート11の厚み方向に見たとき、第一、第二グランド電極12、14及びシグナル電極13が占める領域から外方に向かって突出している。
　第一グランド電極12は、平面略長方形状体に形成されており、長方形状体の四方の角部を除いた部分に、長方形状体の外周縁に開口する平面長方形状の第一切欠き部12aを有している。第一電気絶縁シート16及び第一固定剤層15には、第一グランド電極12の第一切欠き部12aを厚み方向に投影した部分に切欠き部が形成されている。第一電気絶縁シート16及び第一固定剤層15は、第一グランド電極12と同一形状、同一大きさの平面形状を有している。又、第二グランド電極14は、平面略長方形状体に形成されており、長方形状体の四方の角部を除いた部分に、長方形状体の外周縁に開口する平面長方形状の第二切欠き部14aを有している。第二電気絶縁シート20及び第二固定剤層19には、第二グランド電極14の第二切欠き部14aを厚み方向に投影した部分に切欠き部が形成されている。第二電気絶縁シート20及び第二固定剤層19は、第二グランド電極14と同一形状、同一大きさの平面形状を有している。図１～５では、第一グランド電極12と第二グランド電極14とを同一大きさ、同一形状に形成した場合を示したが、第一グランド電極12と第二グランド電極14とは、これらを圧電シート11の厚み方向に見たときに、第一グランド電極12の第一切欠き部12aと第二グランド電極14の第二切欠き部14aとが全面的に又は部分的に重なり合っておれば、異なる大きさ又は異なる形状であってもよい。長方形状には正方形状も含まれる。
　シグナル電極13の形状は、圧電シート11の厚み方向に見たとき、第一グランド電極12、第二グランド電極14、第一切欠き部12a及び第二切欠き部14aが占める領域よりも小さい。シグナル電極13は、平面略長方形状体に形成されており、長方形状体における互いに隣接する一対の角部が切り欠かれて第三切欠き部13a、13aが形成されている。シグナル電極13の第三切欠き部13a、13a間には平面長方形状の突出部13bが形成されている。第三電気絶縁シート18及び第三固定剤層17には、シグナル電極13の第三切欠き部13a、13aを圧電シート11の厚み方向に投影した部分に切欠き部が形成されている。第三電気絶縁シート18及び第三固定剤層17は、シグナル電極13と同一形状、同一大きさの平面形状を有している。
　第一グランド電極12及び第二グランド電極14は、圧電シート11の両面における外周縁部を除いた部分に、圧電シート11の厚み方向に互いに重なり合った状態に積層一体化されている。第一グランド電極12の第一切欠き部12aと、第二グランド電極14の第二切欠き部14aは、圧電シート11の厚み方向において、互いに重なり合っている。第一グランド電極12の第一切欠き部12aと、第二グランド電極14の第二切欠き部14aとは、部分的に重なり合っていればよいが、完全に重なり合っていることが好ましい。
　そして、シグナル電極13は、圧電シート11の第二の面11Bに積層一体化されている。圧電シート11の厚み方向に見て、第一グランド電極12の第一切欠き部12aと第二グランド電極14の第二切欠き部14aとが重なり合った部分内にシグナル電極13の突出部13bが収められている。なお、圧電シート11の厚み方向に見て、シグナル電極13の全体は、第一、第二グランド電極12、14及びこれらの切欠き部12a、14aが占める領域内に配設されている。圧電シート11の厚み方向に見て、シグナル電極13の切欠き部13a、13aが、第一グランド電極12及び第二グランド電極14の切欠き部12a、14aに隣接する角部12c、14cに対応した位置に配設された状態となっている。
　圧電シート11の厚み方向に見たとき、第一グランド電極12の第一切欠き部12a及び第二グランド電極14の第二切欠き部14aと、シグナル電極13の切欠き部13a、13aとは互いに一部が重なり合っている。即ち、第一、第二グランド電極12、14の切欠き部12a、14aの辺縁12b、14bと、シグナル電極13の突出部13bの外周縁13cとの間には隙間が形成されている。圧電シート11の厚み方向に見て、第一電気絶縁シート16及び第一固定剤層15にも第一グランド電極12の第一切欠き部12aと同一形状、同一大きさの切欠き部が形成されている。圧電シート11の厚み方向に見て、第二電気絶縁シート20及び第二固定剤層19にも第二グランド電極14の第一切欠き部14aと同一形状、同一大きさの切欠き部が形成されている。圧電シート11の厚み方向に見て、第三電気絶縁シート18及び第三固定剤層17にもシグナル電極13の第三切欠き部13aと同一形状、同一大きさの切欠き部が形成されている。従って、上記隙間から圧電シート11の一部が、電気絶縁シート16、18、20、第一、第二グランド電極12、14、シグナル電極13及び固定剤層15、17、19に被覆されることなく外気に接触した状態に露出しており、この露出した部分を露出部11aとしている。圧電シート11の露出部11aは、その両面が第一、第二グランド電極12、14、シグナル電極13、電気絶縁シート16、18、20及び固定剤層15、17、19に被覆されることなく外気に接触した状態に露出している。
　圧電センサＡの製造中において、圧電シート11に進入した、水蒸気、粘着剤中の有機溶媒及び残存モノマーなどの不純化合物を、圧電シート11の露出部11aを通じて、圧電シート11の両面から大気中に円滑に放散させ、圧電シート11中に含まれるガス量を短時間のうちに低減させることができる。従って、圧電シートの圧電性を優れたものとすることができると共に、この優れた圧電性を長期間に亘って維持することができる。このように、圧電シート11の露出部11aはその両面から圧電シート11中の不純化合物を円滑に大気中に放散させることができるので、圧電シートの片面からのみ圧電シート中の不純化合物を放散させる場合と異なり、圧電シート中の不純化合物が圧電シートの厚み方向の何れの部分に存在していても、圧電シート中から不純化合物を円滑に短時間のうちに放散、除去することができる。
　更に、上記圧電センサＡでは、その圧電シート11の外周部が、圧電シート11の厚み方向に見て、第一、第二グランド電極12、14及び切欠き部12a、14aが占める領域よりも外方に向かって突出しており、この突出した部分は圧電シート11の露出突部11bとされている。この露出突部11bも電気絶縁シート16、18、20、第一、第二グランド電極12、14、シグナル電極13及び固定剤層15、17、19に被覆されることなく外気に接触した状態となっており、圧電シート11の露出突部11bからも圧電シート11に進入した不純化合物を大気中に放散させ、圧電シート11中に含まれている不純化合物量を低減させることができる。
　又、圧電シート11の厚み方向に見て、第一グランド電極12及び第二グランド電極14の切欠き部12a、14aに隣接する角部12c、14cに対応した部分には、シグナル電極13の第三切欠き部13aが位置しており、シグナル電極13は配設されていない。この部分は、第一グランド電極12及び第二グランド電極14に導電線を接続するためのグランド電極用接続部A2、A2とされる。
　圧電シート11の厚み方向に見て、シグナル電極13の突出部13bに対応した部分には、第一グランド電極12及び第二グランド電極14の切欠き部12a、14aが位置しており、第二グランド電極12及び第二グランド電極14は配設されていない。この部分は、シグナル電極13に導電線を接続するためのシグナル電極用接続部A1とされる。
　上記圧電センサＡを使用するには、グランド電極用接続部A2において、第一グランド電極12に導電線を電気的に接続する。第一グランド電極12に導電線を電気的に接続する方法としては、例えば、グランド電極用接続部A2において、第一グランド電極12及び第二グランド電極14にピアス端子を打ち込み、第一、第二グランド電極12、14をシグナル電極13と電気的に接続させることなく互いに電気的に接続させ、このピアス端子を介して第一、第二グランド電極12、14に導電線を電気的に接続する方法などが挙げられる。第一グランド電極12に接続させた導電線を介して第一グランド電極12にアースをとることによって第一グランド電極12を基準電極とする。
　一方、シグナル電極用接続部A1において、シグナル電極13の突出部13bに導電線を電気的に接続する。シグナル電極13の突出部13bに導電線を電気的に接続する方法としては、例えば、シグナル電極用接続部A1において、シグナル電極13の突出部13bにピアス端子を打ち込み、第一、第二グランド電極12、14とシグナル電極13とを電気的に接続させることなくピアス端子を介してシグナル電極13に導電線を電気的に接続する方法が挙げられる。
　そして、第一グランド電極12を基準電極として、シグナル電極13を通じて圧電シート11にて発生した電位を取り出すことができる。
　上記では、汎用のピアス端子を用いて圧電センサＡに導電線を電気的に接続する要領を説明した。ピアス端子として後述するシグナル電極用ピアス端子5a及びグランド電極用ピアス端子5bを用いることが好ましい。
　シグナル電極用ピアス端子5a及びグランド電極用ピアス端子5bは、図１４に示したように、平面長方形状の板状の基板51a、51bと、この基板51a、51bの一半部52a、52bにおける幅方向の両端縁に同一方向に突設された複数個の爪部53a、53bと、上記基板51a、51bの他半部54a、54bにおける幅方向の両端縁に同一方向に突設された複数個の挟持片55a、55bとを有している。シグナル電極用ピアス端子5a及びグランド電極用ピアス端子5bの爪部53a、53b及び挟持片55a、55bは同一方向に突設されている。シグナル電極用ピアス端子5a及びグランド電極用ピアス端子5bの基板51a、51b、爪部53a、53b及び挟持片55a、55bは導電性を有している。図１４では、ピアス端子5a、5bの爪部53a、53bが６個突設されており、挟持片55a、55bが４個突設されているが、爪部53a、53b及び挟持片55a、55bの数はこれに限定されない。
　図１５～１７に示したように、シグナル電極用ピアス端子5aの爪部53aを圧電センサＡのシグナル電極用接続部A1にその厚み方向に突き刺して貫通させており、爪部53aの先端部を圧電センサＡ側に向かって折り曲げることによってシグナル電極用ピアス端子5aを圧電センサＡにシグナル電極用接続部A1において固定している。シグナル電極用ピアス端子5aとシグナル電極13とは電気的に接続した状態となっている。なお、図１５～１７においては、シグナル電極用ピアス端子5aの爪部53aを圧電センサＡのシグナル電極13側（圧電シート11の第二の面11B側）から突き刺した場合を示したが、圧電シート11の第一の面11A側から突き刺した場合であってもよい。
　シグナル電極用ピアス端子5aを圧電センサＡに固定した状態において、シグナル電極用ピアス端子5aの基板51aの一部は、圧電シート11の外周縁から外方に向かって突出して突出接続部56aを形成している。シグナル電極用ピアス端子5aの突出接続部56aにおける挟持片55aの突設方向の面は導電線Ｌを接続するための導電線接続面57aに形成されている。
　又、図１８に示したように、グランド電極用ピアス端子5bの爪部53bを圧電センサＡの何れか一方のグランド電極用接続部A2にその厚み方向に突き刺して貫通させており、爪部53bの先端部を圧電センサＡ側に向かって折り曲げることによってグランド電極用ピアス端子5bを圧電センサＡにグランド電極用接続部A2において固定している。グランド電極用ピアス端子5b、第一グランド電極12及び第二グランド電極14は互いに電気的に接続した状態となっている。
　グランド電極用ピアス端子5bを圧電センサＡに固定した状態において、グランド電極用ピアス端子5bの基板51bの一部は、圧電シート11の外周縁から外方に向かって突出して突出部56bを形成している。グランド電極用ピアス端子5bの突出部56bにおける挟持片55bの突設方向の面は導電線Ｌを接続するための導電線接続面57bに形成されている。
　そして、シグナル電極用ピアス端子5aの導電線接続面57a及びグランド電極用ピアス端子5bの導電線接続面57bには導電線Ｌ、Ｌがそれぞれ電気的に接続されている。シグナル電極用ピアス端子5aの導電線接続面57a及びグランド電極用ピアス端子5bの導電線接続面57bへの導電線Ｌ、Ｌの接続は、汎用の要領で行われればよいが、ハンダ４を用いて行われることが好ましい。
　更に、シグナル電極用ピアス端子5a及びグランド電極用ピアス端子5bの挟持片55a、55bを導電線接続面57a、57b上に折り曲げて導電線Ｌ、Ｌを挟持、固定している。
　上述の通り、シグナル電極用ピアス端子5aの導電線接続面57a及びグランド電極用ピアス端子5bの導電線接続面57b上には導電線Ｌ、Ｌがハンダ４などを用いて電気的に接続されている。図１７及び図１８に示したように、シグナル電極用ピアス端子5aの導電線接続面57a及びグランド電極用ピアス端子5bの導電線接続面57bは、圧電シート11側に設けられている。従って、導電線接続面57a、57b上に導電線Ｌ、Ｌをハンダなどを用いて接続した場合にあっても、圧電センサＡの厚みが、圧電シート11とハンダ４との合計厚みになることはない。ハンダ４の厚みのうち、圧電シート11の厚みを超えた部分だけが圧電センサＡの厚みの増加分となり、圧電センサＡの厚みを薄くすることができる。
　更に、導電線Ｌ、Ｌは、上述のように、シグナル電極用ピアス端子5a及びグランド電極用ピアス端子5bの突出部56a、56bに形成された導電線接続面57a、57bにハンダなどを用いて接続されている。導電線Ｌ、Ｌを例えば、ハンダを用いて接続する場合、ハンダを溶融させるために熱がシグナル電極用ピアス端子5a及びグランド電極用ピアス端子5bの突出部56a、56bに加えられるが、シグナル電極用ピアス端子5a及びグランド電極用ピアス端子5bの突出部56a、56bは圧電シート11の外周縁から外方に突出していることから、圧電シート11に伝達される熱量を軽減することができ、圧電シート11が熱によって損傷を受けるのを抑制することができる。
　又、シグナル電極用ピアス端子5a及びグランド電極用ピアス端子5bの導電線接続面57a、57bに導電線Ｌ、Ｌをハンダを用いて接続、固定する場合、シグナル電極用ピアス端子5a及びグランド電極用ピアス端子5bの突出部56a、56bを金属板などの伝熱性の高い板上に載置すれば、シグナル電極用ピアス端子5a及びグランド電極用ピアス端子5bの突出部56a、56bに加えられた熱を伝熱性の高い板に逃がして圧電シート11に伝達される熱量を低減させることができ、圧電シート11が熱によって損傷を受けるのをより確実に抑制することができる。
　圧電センサＡを使用するにあたっては、第一グランド電極12にグランド電極用ピアス端子5bを介して接続させた導電線Ｌを介して第一グランド電極12にアースをとることによって第一グランド電極12を基準電極とする。第一グランド電極12を基準電極として、圧電シート11にて発生した電位をシグナル電極13及びシグナル電極用ピアス端子5aを通じて取り出すことができる。
　上記圧電センサＡでは、圧電シート11の外周縁部が、圧電シート11の厚み方向に見たとき、第一グランド電極12、第二グランド電極14及び切欠き部12a、14aが占める領域から外方に向かって突出している。図６～９に示したように、圧電シート11の厚み方向に見て、第一グランド電極12、第二グランド電極14及び切欠き部12a、14aの占める領域と、圧電シート11とは同一形状、同一大きさに形成されていてもよく、圧電シート11の外周縁が、第一グランド電極12、第二グランド電極14及び切欠き部12a、14aが占める領域から外方に向かって突出していなくてもよい。なお、図１の圧電センサと同一構造については、同一符号を付して説明を省略する。
　第一グランド電極12、第一電気絶縁シート16、第一固定剤層15、第二グランド電極14、第二電気絶縁シート20、第二固定剤層19、シグナル電極13、第三電気絶縁シート20、第三固定剤層19の形状は上述で説明した形状に限定されない。図１０及び図１１に示したように、第一グランド電極12及び第二グランド電極14は、平面略長方形状に形成されており、長方形状体の任意の角部を一つ切欠いて切欠き部12a、14aが形成されている。第一グランド電極12を圧電シート11の第一の面11Aに積層一体化し、第二グランド電極14を圧電シート11の第二の面11B上に積層一体化した状態において、第一グランド電極12に形成した第一切欠き部12aと、第二グランド電極14に形成した第二切欠き部14aとが互いに部分的に又は全体的に重なり合うように構成されている。
　更に、シグナル電極13は、圧電シート11の厚み方向に見たとき、第一グランド電極12、第二グランド電極14、第一切欠き部12a及び第二切欠き部14aの占める領域よりも小さな大きさを有している。シグナル電極13は、平面略長方形状に形成されている。シグナル電極13は、長方形状体の任意の角部が切り欠かれて第三切欠き部13aを有しており、第三切欠き部13aに隣接する角部を突出部13bとしている。シグナル電極13を圧電シート11の第二の面11B上に積層一体化した状態において、圧電シート11の厚み方向に見たとき、第一グランド電極12の第一切欠き部12a、第二グランド電極14の第二切欠き部14a及びシグナル電極13の切欠き部13aが部分的に重なり合っている。圧電シート11の厚み方向に見たとき、シグナル電極13の突出部13bが、第一グランド電極12の切欠き部12a及び第二グランド電極14の切欠き部14a内に収まった状態となっている。そして、第一、第二グランド電極12、14の切欠き部12a、14aの辺縁12b、14bと、シグナル電極13の突出部13bの外周縁13cとの間には隙間が形成されている。上記隙間から圧電シート11の一部が、第一、第二グランド電極12、14、シグナル電極13、電気絶縁シート16、18、20及び固定剤層15、17、19に被覆されることなく外気に接触した状態に露出しており、この露出した部分が露出部11aとされる。なお、シグナル電極13の全体は、圧電シート11の厚み方向に見たとき、第一、第二グランド電極12、14及びこれらの切欠き部12a、14aの占める領域内に配設された状態となっている。圧電シート11の厚み方向に見たとき、第一電気絶縁シート16と第一グランド電極12と第一固定剤層15は同一形状、同一大きさに形成され、第三電気絶縁シート18とシグナル電極13と第三固定剤層17は同一形状、同一大きさに形成され、第二電気絶縁シート20と第二グランド電極14と第二固定剤層19は同一形状、同一大きさに形成されている。図１～９に示した圧電センサと同様の構成部分についてはその説明を省略する。
　上述の圧電センサＡでは、第一、第二グランド電極12、14及びシグナル電極13の平面形状を概ね長方形状とした場合を説明したが、第一、第二グランド電極12、14及びシグナル電極13の平面形状は、長方形状である必要はなく、例えば、長方形以外の三角形、五角形、六角形などの多角形状、楕円形、真円形などの円形状であってもよい。
　次に、上述した圧電センサＡの製造方法について説明する。本発明の圧電センサＡの製造方法としては、例えば、圧電シート11の両面に電極シート３を貼着一体化することによって製造することができる。
　電極シート３は、図１２及び図１３に示したように、第一の面に離型処理がされた合成樹脂シートなどから形成された基材シート31の離型処理面30に、固定剤層となる粘着剤層32と、電極となる電極層33と、電気絶縁シート34とをこの順序で互いに積層一体化させた状態で積層させてなる積層シートＢを製造する。なお、基材シート31の離型処理面30と、粘着剤層32とは剥離可能に積層されている。電極層33と電気絶縁シート34とは粘着剤層（図示せず）を介して積層一体化されていてもよい。
　しかる後、電気絶縁シート34側から基材シート31に向かって切断刃によって所望形状に切断する。この際、基材シート31は切断されても切断されていなくてもよい。このようにして、固定剤層と電極と電気絶縁シートとが積層一体化され且つ所望形状を有する電極シート３をグランド電極又シグナル電極ごとに製造する。なお、電極シート３は、その固定剤層の表面から基材シートを剥離、除去して用いられる。図１２では、グランド電極シートを形成した場合を示した。
　第一グランド電極シート3aは、第一電気絶縁シート16と第一グランド電極12と第一固定剤層15とがこの順序で積層一体化されており、第一電気絶縁シート16、第一グランド電極12及び第一固定剤層15が全て同一形状、同一大きさに形成されている。そして、第一グランド電極シート3aをその第一固定剤層15により圧電シート11の第一の面11Aに貼着一体化することによって、第一グランド電極12が圧電シート１の第一の面11Aに積層一体化される（図４、図５及び図１９～２３参照）。第一グランド電極シート3aは、平面略長方形状に形成されており、長方形状体の四方の角部を除いた部分に、長方形状体の外周縁に開口する平面長方形状の第四切欠き部31aを有している。
　シグナル電極シート3bは、第三電気絶縁シート18とシグナル電極13と第三固定剤層17とがこの順序で積層一体化されており、第三電気絶縁シート18、シグナル電極13及び第三固定剤層17が全て同一形状、同一大きさに形成されている。そして、シグナル電極シート3bをその第三固定剤層17により圧電シート11の第二の面11Bに貼着一体化することによって、シグナル電極13が圧電シート11の第二の面11Bに積層一体化される（図４、図５及び図１９～２３参照）。シグナル電極シート3bは、平面略長方形状に形成されており、長方形状体における互いに隣接する一対の角部が切り欠かれて第五切欠き部31b、31bが形成されている。
　第二グランド電極シート3cは、第二電気絶縁シート20と第二グランド電極14と第二固定剤層19とがこの順序で積層一体化されており、第二電気絶縁シート20、第二グランド電極14及び第二固定剤層19が全て同一形状、同一大きさに形成されている。そして、第二グランド電極シート3cをその第二固定剤層19によりシグナル電極シート3b上に貼着一体化することによって、第一グランド電極12がシグナル電極シート3b上に積層一体化されて、圧電センサＡが形成される（図４、図５及び図１９～２３参照）。第二グランド電極シート3cは、平面略長方形状に形成されており、長方形状体の四方の角部を除いた部分に、長方形状体の外周縁に開口する平面長方形状の第六切欠き部31cを有している。
　一方、シグナル電極シート3b及び第二グランド電極シート3cは、上述したように、基材シートの離型処理面に、固定剤層となる粘着剤層32と、電極となる電極層33と、電気絶縁シート34とをこの順序で互いに積層一体化させた積層シートＢを用意し、この積層シートＢの粘着剤層32、電極層33及び電気絶縁シート34を切断刃によって電気絶縁シート34側から基材シート31に向かって所望形状に切断することによって製造されている。
　しかるに、切断刃を用いて積層シートＢを切断して電極シートを製造するにあたって、電極層にはその厚み方向に切断刃による剪断応力が加えられる。積層シートの電極層は比較的、軟らかい材料から形成されていることが多い。従って、積層シートの切断面、即ち、得られる電極シートの切断端面に、切断された電極層、即ち、電極の一部が切断刃による剪断応力によって伸ばされて付着した状態となっていることがある。
　電極シートの切断端面に電極の一部が付着した状態となっていると、互いに隣接して配設されているシグナル電極シートと第二グランド電極シートとの間において、シグナル電極シートの切断端面と第二グランド電極シートの切断端面とが交差する部分にて、シグナル電極シートの切断端面に付着したシグナル電極と、第二グランド電極シートの切断端面に付着した第二グランド電極との間に短絡が生じる虞れがある。シグナル電極シートの切断端面に付着したシグナル電極と、第二グランド電極シートの切断端面に付着した第二グランド電極とが短絡を生じると、圧電シート11にて発生した電位をシグナル電極を通じて取り出すことができない。
　そこで、シグナル電極シート3bの第五切欠き部31bの切断端面311bと、第二グランド電極シート3cの第六切欠き部31cの切断端面311cとが交差する部分６において、シグナル電極シート3bと第二グランド電極シート3cとの間に電気絶縁シート７を介在させて、シグナル電極シート3bの切断端面に付着したシグナル電極13と、第二グランド電極シート3cの切断端面に付着した第二グランド電極14との間に短絡が生じるのを防止している。シグナル電極シート3bの切断端面と、第二グランド電極シート3cの切断端面とが交差する部分６に少なくとも電気絶縁シート７が介在しておればよく、シグナル電極シート3bの切断端面と第二グランド電極シート3cの切断端面とが交差する部分６とこの交差する部分６の近傍部とを含む部分に電気絶縁シート７を介在させておいてもよい。
　上記電気絶縁シート７は、電気絶縁性を有しておれば、特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシート、ポリ塩化ビニルシートなどが挙げられる。
　又、電気絶縁シート７の片面に粘着剤71を積層一体化させてシグナル電極シート3b又は第二グランド電極シート3cの何れか一方に貼着一体化させてもよい。なお、粘着剤としては、圧電シート11の感度を維持する観点から、誘電率の低い固定剤が好ましい。
　上記図１～２３に示した圧電センサＡ、シグナル電極用ピアス端子5a、グランド電極用ピアス端子5b及び導電線Ｌのうちの一部又は全てを公知の電磁波シールドによって覆ってもよい。グランド電極用ピアス端子5b及び／又はグランド電極用ピアス端子5bに接続されている導電線Ｌと、電子波シールドとが電気的に接続される。電磁波シールドによって、圧電センサＡが外部からの電磁波の影響を受けることをより抑制することができる。電磁波シールドとしては、特に限定されず、例えば、金属製の筐体、金属箔などが挙げられる。圧電センサＡを電磁波シールドで覆う場合、圧電センサＡの露出部11aが外気に接触した状態となるように維持しておく必要がある。
（関連出願の相互参照）
　本出願は、２０１３年７月１０日に出願された日本国特許出願第２０１３－１４４２１１号、２０１３年７月１０日に出願された日本国特許出願第２０１３－１４４２１５号及び２０１３年９月３０日に出願された日本国特許出願第２０１３－２０３０２９号に基づく優先権を主張し、これらの出願の開示はその全体を参照することにより本明細書に組み込まれる。
　本発明の圧電センサは、長期間に亘って優れた圧電性を維持し、脈波、呼吸及び体動などの生体信号を検知するための生体センサ、自動車、自転車及び人などの通行を検知するためのセンサとして用いることができる。
３　　 電極シート
3a　　 第一グランド電極シート
3b　　 シグナル電極シート
3c　　 第二グランド電極シート
5a　　 シグナル電極用ピアス端子
5b　　 グランド電極用ピアス端子
７　　 電気絶縁シート
11　　 圧電シート
11a　 　露出部
11b　　 露出突部
12　　 第一グランド電極
13　　 シグナル電極
13b　　突出部
14　　 第二グランド電極
15、17、19　固定剤層
16、18、20　電気絶縁シート
Ａ　　 圧電センサ
A1　　 シグナル電極用接続部
A2　　 グランド電極用接続部

Claims (10)

  1. 　圧電シートと、
    　上記圧電シートの第一の面に積層一体化され且つ第一切欠き部を有する第一グランド電極と、
    　上記圧電シートの第二の面に積層一体化され且つ第三切欠き部を有するシグナル電極と、
    　上記シグナル電極上に上記シグナル電極と電気的に絶縁された状態で積層一体化され且つ第二切欠き部を有する第二グランド電極とを有し、
    　上記シグナル電極、上記第一グランド電極及び第二グランド電極の上記切欠き部同士が少なくとも一部において上記圧電シートの厚み方向に互いに重なり合っており、
    　上記シグナル電極、上記第一グランド電極及び第二グランド電極の上記切欠き部同士が上記圧電シートの厚み方向に互いに重なり合った部分から露出した上記圧電シートの部分を露出部としていることを特徴とする圧電センサ。
  2. 　第一グランド電極は、その端縁に開口する第一切欠き部を有し、第二グランド電極は、その端縁に開口する第二切欠き部を有し、シグナル電極は、その端縁に開口する第三切欠き部を有していることを特徴とする請求項１に記載の圧電センサ。
  3. 　第一グランド電極及び第二グランド電極はそれぞれ、平面長方形状体の角部を除いた端縁に開口する第一切欠き部及び第二切欠き部を有していると共に、シグナル電極は、平面長方形状体における互いに隣接する一対の角部が切り欠かれて形成された第三切欠き部を有し、第三切欠き部間に突出部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電センサ。
  4. 　圧電シートの外周端部が、上記圧電シートの厚み方向に見たとき、シグナル電極、第一グランド電極及び第二グランド電極が占める領域から外方に向かって突出しており、この突出した部分を上記圧電シートの露出突部としていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電センサ。
  5. 　第二グランド電極は、第二電気絶縁シート上に上記第二グランド電極及び第二固定剤層がこの順序で積層一体化されてなる第二グランド電極シートを上記第二固定剤層によって圧電シートの第二の面に貼着一体化することによって上記圧電シートの第二の面上に積層一体化されており、
    　シグナル電極は、第三電気絶縁シート上に上記シグナル電極及び第三固定剤層がこの順序で積層一体化されてなるシグナル電極シートを上記第三固定剤層によって上記第二グランド電極シート上に貼着一体化することによって上記シグナル電極上に積層一体化されており、
    　上記シグナル電極シートの端面と、上記第二グランド電極シートの端面とが交差する部分において、上記シグナル電極シートと上記第二グランド電極シートとの間に第四電気絶縁シートが介在されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電センサ。
  6. 　シグナル電極シートは、粘着剤層、シグナル電極層及び電気絶縁シートがこの順序で積層一体化されてなる積層シートを上記電気絶縁シート側から粘着剤層に向かって切断刃により切断することによって形成されていると共に、
    　第二グランド電極シートは、粘着剤層、第二グランド電極層及び電気絶縁シートがこの順序で積層一体化されてなる積層シートを上記電気絶縁シート側から粘着剤層に向かって切断刃により切断することによって形成されていることを特徴とする請求項５に記載の圧電センサ。
  7. 　シグナル電極シートは第四切欠き部を有していると共に、第二グランド電極シートは第五切欠き部を有しており、第四切欠き部の端面と、第五切欠き部の端面とが交差しており、この交差する部分において、上記シグナル電極シートと上記第二グランド電極シートとの間に第四電気絶縁シートが介在されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の圧電センサ。
  8. 　第一グランド電極の第一切欠き部と、第二グランド電極の第二切欠き部と、シグナル電極の一部とが、圧電シートの厚み方向において、少なくとも一部において互いに重なり合っており、上記重なり合った部分をシグナル電極用接続部とし、
    　上記シグナル電極の第三切欠き部と、上記第一グランド電極の一部と、上記第二グランド電極の一部とが、圧電シートの厚み方向において、少なくとも一部において互いに重なりあっており、上記重なり合った部分をグランド電極用接続部としており、
    　更に、上記シグナル電極用接続部に突き刺されて上記シグナル電極に電気的に接続している爪部及び上記圧電シートの外周縁から外方に突出している突出接続部を有するシグナル電極用ピアス端子と、
    　上記グランド電極用接続部に突き刺されて上記第一グランド電極及び第二グランド電極に電気的に接続している爪部及び上記圧電シートの外周縁から外方に突出している突出接続部を有するグランド電極用ピアス端子とを有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電センサ。
  9. 　シグナル電極用ピアス端子及びグランド電極用ピアス端子の突出接続部における圧電シート側の面を導電線を接続するための導電線接続面としていることを特徴とする請求項８に記載の圧電センサ。
  10. シグナル電極用ピアス端子及びグランド電極用ピアス端子の突出接続部に、導電線接続面に接続された導電線を挟持するための挟持片が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の圧電センサ。
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