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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025038686
(43)【公開日】2025-03-19
(54)【発明の名称】センサ及び電気インピーダンストモグラフィシステム
(51)【国際特許分類】
G01L 1/14 20060101AFI20250312BHJP
【ＦＩ】
G01L1/14 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023145439
(22)【出願日】2023-09-07
(71)【出願人】
【識別番号】000003964
【氏名又は名称】日東電工株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504137912
【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学
(74)【代理人】
【識別番号】100107641
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 耕一
(74)【代理人】
【識別番号】100163463
【弁理士】
【氏名又は名称】西尾 光彦
(72)【発明者】
【氏名】吉元 俊輔
(72)【発明者】
【氏名】坂本 航士
(57)【要約】 （修正有）
【課題】導電性部材同士の接触抵抗の変動以外の現象を利用してＥＩＴが可能な新規のセンサを提供する。
【解決手段】センサ１ａは、複数の電極１０と、第一導電体２０と、第二導電体３０と、絶縁体４０と、計測部５とを備えている。第一導電体２０は、複数の電極１０に接して配置されている。センサ１ａにおいて、第一導電体２０、絶縁体４０、及び第二導電体３０は、この順番で特定方向に積層されている。計測部５は、複数の電極１０の電位を計測する。計測部５は、複数の電極１０において電圧が印加される１つ以上の電極１０を選択し、かつ、複数の電極１０において電圧が印加される電極１０を順次切り替えながら複数の電極１０の電位を計測する。
【選択図】図１
【解決手段】センサ１ａは、複数の電極１０と、第一導電体２０と、第二導電体３０と、絶縁体４０と、計測部５とを備えている。第一導電体２０は、複数の電極１０に接して配置されている。センサ１ａにおいて、第一導電体２０、絶縁体４０、及び第二導電体３０は、この順番で特定方向に積層されている。計測部５は、複数の電極１０の電位を計測する。計測部５は、複数の電極１０において電圧が印加される１つ以上の電極１０を選択し、かつ、複数の電極１０において電圧が印加される電極１０を順次切り替えながら複数の電極１０の電位を計測する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の電極と、
前記複数の電極に接する第一導電体と、
第二導電体と、
絶縁体と、
前記複数の電極の電位を計測する計測部と、を備え、
前記第一導電体、前記絶縁体、及び前記第二導電体は、この順番で特定方向に積層されており、
前記複数の電極は、互いに離れて配置されており、
前記計測部は、前記複数の電極において電圧が印加される１つ以上の前記電極を選択し、かつ、前記複数の電極において電圧が印加される前記電極を順次切り替えながら前記複数の電極の電位を計測する、
センサ。
前記複数の電極に接する第一導電体と、
第二導電体と、
絶縁体と、
前記複数の電極の電位を計測する計測部と、を備え、
前記第一導電体、前記絶縁体、及び前記第二導電体は、この順番で特定方向に積層されており、
前記複数の電極は、互いに離れて配置されており、
前記計測部は、前記複数の電極において電圧が印加される１つ以上の前記電極を選択し、かつ、前記複数の電極において電圧が印加される前記電極を順次切り替えながら前記複数の電極の電位を計測する、
センサ。
【請求項2】
前記センサは、前記計測部における前記複数の電極の電位の計測結果に基づいて、前記第一導電体及び前記第二導電体の少なくとも１つに対する物体の接触力を検出する、
請求項１に記載のセンサ。
請求項１に記載のセンサ。
【請求項3】
前記センサは、前記計測部における前記複数の電極の電位の計測結果に基づいて、前記センサの周囲の物体と前記第一導電体との間の距離を検出する、
請求項１に記載のセンサ。
請求項１に記載のセンサ。
【請求項4】
前記第一導電体は、多孔体である、
請求項１に記載のセンサ。
請求項１に記載のセンサ。
【請求項5】
前記絶縁体は、多孔体である、
請求項１に記載のセンサ。
請求項１に記載のセンサ。
【請求項6】
前記絶縁体は、１０～３０％の応力緩和率を有する、
請求項１に記載のセンサ。
請求項１に記載のセンサ。
【請求項7】
前記絶縁体は、０．０１ＭＰａ～１００ＧＰａの圧縮弾性率を有する、
請求項１に記載のセンサ。
請求項１に記載のセンサ。
【請求項8】
前記絶縁体は、１０μｍ～１００ｍｍの厚みを有する、
請求項１に記載のセンサ。
請求項１に記載のセンサ。
【請求項9】
前記第二導電体は、複数の貫通孔を有する、
請求項１に記載のセンサ。
請求項１に記載のセンサ。
【請求項10】
請求項１～９のいずれか１項に記載のセンサと、
前記センサから出力される信号が入力される入力部と、
前記入力部に入力された前記信号を処理して表示用データを生成する処理部と、
前記表示用データを表示する表示部と、を備えた、
電気インピーダンストモグラフィシステム。
前記センサから出力される信号が入力される入力部と、
前記入力部に入力された前記信号を処理して表示用データを生成する処理部と、
前記表示用データを表示する表示部と、を備えた、
電気インピーダンストモグラフィシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、センサ及び電気インピーダンストモグラフィシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、触覚センサ等のセンサが知られている。
【0003】
例えば、特許文献１には、複数の電極と、導電性多孔体と、導電体と、計測部とを備えた、触覚センサが記載されている。導電性多孔体は、特定方向の導電体側の一端に形成された第一端部と、特定方向の他端に形成された第二端部とを有する。導電性多孔体の第一端部における導電率は、導電性多孔体の第二端部における導電率より高い。導電性多孔体及び導電体の少なくとも１つに物体が接触すると、導電性多孔体及び導電体の少なくとも１つの変形に伴い、導電性多孔体及び導電体が互いに接触し、導電性多孔体と導電体との間の接触抵抗の大きさが変動しうる。この接触抵抗の大きさの変動により、複数の電極の電位が変化しうる。このため、複数の電極の電位に基づいて、導電性多孔体及び導電体の少なくとも１つに対する物体の接触状態を測定できる。計測部は、複数の電極における１つ以上の電極を選択的に接地させ、かつ、接地させる電極を順次切り替えて、物体の接触状態を測定する。
【0004】
特許文献２には、圧力センサシートが記載されている。圧力センサシートにおいて、基板上に第一電極が形成されている。第一電極上に絶縁層が形成されている。絶縁層上に第二電極が形成されている。第二電極上に保護層が形成されている。絶縁層には諧調がある。絶縁層の階調は、材質の密度、硬度や弾性率、及びせん断強度のいずれかによるものである。第一電極と複数の第二電極との間で発生する静電容量値の変化を検出することにより、保護層上から加わるせん断力を算出できる。
【0005】
特許文献３には、静電容量型センサが記載されている。この静電容量型センサは、エラストマー製の誘電膜と、この誘電膜を介して配置されている一対の電極とを備えている。一対の電極は、エラストマーと、このエラストマーの中に配合されている導電性フィラーとを有する。一対の電極は、誘電膜の変形に応じて伸縮可能であり、伸縮しても導電性の変化が小さい。一対の電極間の静電容量変化に基づいて変形が検出される。
【0006】
特許文献４には、静電容量センサが記載されている。この静電容量センサは、検知電極と、静電容量検知回路と、制御回路とを備えている。検知電極は、被検知物体の近接によって静電容量が変化する。静電容量検知回路は、検知電極の静電容量を検知する。制御回路は、静電容量検知回路で検知された静電容量に基づいて被検知物体と検知電極との距離を検出する。制御回路は、被検知物体が測定開始点に位置しているときに静電容量検知回路で検出された第１の静電容量と、被測定物体を測定開始点から所定距離移動させた点に位置したときに静電容量検知回路で検出された第２の静電容量との差分値から、被検知物体の位置を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】国際公開第２０２３／０８００２１号
【特許文献2】特開２０２０－４６３７５号公報
【特許文献3】特開２００９－２０００６号公報
【特許文献4】特開２００８－４６０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献１に記載の触覚センサでは、導電性多孔体及び導電体の少なくとも１つの変形に伴い、導電性多孔体及び導電体が互いに接触し、導電性多孔体と導電体との間の接触抵抗の大きさが変動することを利用して、導電性多孔体及び導電体の少なくとも１つに対する物体の接触状態を測定できる。特許文献２から４に記載のセンサでは、電極に関する静電容量の変化に基づいて、せん断力、変形、及び被検知物体の位置等の物理状態がセンシングされている。これらの特許文献に記載のセンサは、導電性多孔体と導電体との間の接触抵抗の大きさの変動以外の現象を利用して電気インピーダンストモグラフィ（ＥＩＴ）を実現する観点から再検討の余地を有する。
【0009】
そこで、本発明は、導電性部材同士の接触抵抗の変動以外の現象を利用してＥＩＴが可能な新規のセンサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、
複数の電極と、
前記複数の電極に接する第一導電体と、
第二導電体と、
絶縁体と、
前記複数の電極の電位を計測する計測部と、を備え、
前記第一導電体、前記絶縁体、及び前記第二導電体は、この順番で特定方向に積層されており、
前記複数の電極は、互いに離れて配置されており、
前記計測部は、前記複数の電極において電圧が印加される１つ以上の前記電極を選択し、かつ、前記複数の電極において電圧が印加される前記電極を順次切り替えながら前記複数の電極の電位を計測する、
センサを提供する。
複数の電極と、
前記複数の電極に接する第一導電体と、
第二導電体と、
絶縁体と、
前記複数の電極の電位を計測する計測部と、を備え、
前記第一導電体、前記絶縁体、及び前記第二導電体は、この順番で特定方向に積層されており、
前記複数の電極は、互いに離れて配置されており、
前記計測部は、前記複数の電極において電圧が印加される１つ以上の前記電極を選択し、かつ、前記複数の電極において電圧が印加される前記電極を順次切り替えながら前記複数の電極の電位を計測する、
センサを提供する。
【0011】
また、本発明は、
上記のセンサと、
前記センサから出力される信号が入力される入力部と、
前記入力部に入力された前記信号を処理して表示用データを生成する処理部と、
前記表示用データを表示する表示部と、を備えた、
電気インピーダンストモグラフィシステムを提供する。
上記のセンサと、
前記センサから出力される信号が入力される入力部と、
前記入力部に入力された前記信号を処理して表示用データを生成する処理部と、
前記表示用データを表示する表示部と、を備えた、
電気インピーダンストモグラフィシステムを提供する。
【発明の効果】
【0012】
上記のセンサによれば、導電性部材同士の接触抵抗の変動以外の現象を利用してＥＩＴが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、下記の説明は、本発明を例示的に説明するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるわけではない。
【0015】
図１及び図２に示す通り、センサ１ａは、複数の電極１０と、第一導電体２０と、第二導電体３０と、絶縁体４０と、計測部５とを備えている。第一導電体２０は、複数の電極１０に接して配置されている。センサ１ａにおいて、第一導電体２０、絶縁体４０、及び第二導電体３０は、この順番で特定方向（Ｚ方向）に積層されている。複数の電極１０は、互いに離れて配置されている。複数の電極１０は、例えば、第一導電体２０がなす特定方向に垂直な表面に沿って平面格子の格子点に対応する位置に互いに離れて配置されている。平面格子は、例えば、正方形格子、長方形格子、又は平行四辺形格子である。計測部５は、複数の電極１０の電位を計測する。計測部５は、複数の電極１０において電圧が印加される１つ以上の電極１０を選択し、かつ、複数の電極１０において電圧が印加される電極１０を順次切り替えながら複数の電極１０の電位を計測する。
【0016】
図３に示す通り、計測部５は、複数の配線５１、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）５３、及びマルチプレクサ（ＭＵＸ）５５を備えている。各配線５１は、複数の電極１０のいずれか１つに接続されている。加えて、複数の配線５１は、複数の電極１０とＡＤＣ５３との間で延びている。ＡＤＣ５３は、バス等の信号路によって処理部３と接続されうる。複数の配線５１は、複数の電極１０とＡＤＣ５３との間の特定位置で分岐してＭＵＸ５５まで延びている。ＭＵＸ５５には、処理部３からの制御信号が入力されうる。ＭＵＸ５５には、交流電源７０が接続されうる。
【0017】
図２に示す通り、第二導電体３は接地されている。図４に示す通り、例えば、何らかの物体が第一導電体２０又は第二導電体３０に接触すると、第一導電体２０と第二導電体３０との間の距離が変動し、第一導電体２０と第二導電体３０との間で静電容量の変化ΔＣが生じる。例えば、ＭＵＸ５５によって複数の電極１０における１つ以上の電極１０が選択され、選択された電極１０に交流電源７０に起因する交流電圧が印加される。例えば、このようにして、計測部５において電圧が印加される１つ以上の電極１０が選択される。ＡＤＣ５３は、特定の電極１０への交流電圧の印加に伴い生じる複数の電極１０の電位を示す信号を処理部３に出力する。ＭＵＸ５５によって交流電圧が印加される電極１０が順次切り替えられながら、複数の電極１０の電位を示す信号が処理部３に出力される。
【0018】
処理部３は、ＡＤＣ５３から取得した複数の電極１０の電位を示す信号から静電容量の変化ΔＣを算出する。例えば、下記の式（１）及び（２）に示す関係に基づいて静電容量の変化ΔＣが算出される。式（１）及び（２）において、Ｖは、所定の基準に対する電極１０の電圧であり、ｉは、特定の電圧調整条件における電極を特定する番号であり、ｋはメッシュ数であり、Ｃは静電容量密度であり、λはハイパーパラメータであり、Ｑは正規化行列である。
ΔＣ＝（ＪTＪ＋λ2Ｑ）-1ＪTΔＶ 式（１）
Ｊi,k＝∂Ｖi／∂Ｃk 式（２）
ΔＣ＝（ＪTＪ＋λ2Ｑ）-1ＪTΔＶ 式（１）
Ｊi,k＝∂Ｖi／∂Ｃk 式（２）
【0019】
センサ１ａによれば、例えば、第一導電体２０と第二導電体３０との間で静電容量の変化ΔＣを利用してＥＩＴを実現できる。このため、導電性部材同士の接触抵抗の変動以外の現象を利用してＥＩＴが可能である。
【0020】
センサ１ａは、例えば、計測部５における複数の電極１０の電位の計測結果に基づいて、第一導電体１０及び第二導電体２０の少なくとも１つに対する物体の接触力を検出する。上記の通り、センサ１ａによれば、複数の電極１０の電位を示す信号から静電容量の変化ΔＣが計算される。静電容量の変化ΔＣと、第一導電体１０及び第二導電体２０の少なくとも１つに対する物体の接触力との間には相関関係がある。このため、センサ１ａは、この相関関係を利用して、複数の電極１０の電位の計測結果に基づいて、第一導電体１０及び第二導電体２０の少なくとも１つに対する物体の接触力を検出できる。
【0021】
図２に示す通り、第一導電体２０は、例えば、多孔体である。この場合、感度、誤差、及び分解能等のセンサ１ａの特性を高める観点から、第一導電体２０が所望の特性を有しやすい。第一導電体２０は、例えば、導電性発泡ゴムであってよいし、導電性樹脂多孔体であってもよい。導電性発泡ゴムに含まれるゴムの例はエチレンプロピレンジエン（ＥＰＤＭ）ゴム及びクロロプレンゴムである。導電性樹脂多孔体の例は、導電性ウレタンフォームである。第一導電体２０は非多孔体であってもよい。
【0022】
第一導電体２０の導電率は特定の値に限定されない。第一導電体２０の導電率は、例えば０．０００１～１０００Ｓ／ｍである。これにより、センサ１ａを用いたセンシングに適した交流電圧の周波数が低くなりやすく、センサ１ａの取扱いが容易になりやすい。第一導電体２０の導電率は、望ましくは０．０１～１００Ｓ／ｍであり、より望ましくは０．１～１０Ｓ／ｍである。第一導電体２０の導電率が低いと、電極１０に印加される交流電圧の周波数を低くしやすい。
【0023】
第一導電体２０は、例えば、シート状又はフィルム状である。第一導電体２０の厚みは特定の値に限定されない。その厚みは、例えば、１０μｍ～１０ｍｍである。その厚みは、２０μｍ以上、５０μｍ以上、１００μｍ以上、２００μｍ以上、又は５００μｍ以上であってもよく、５ｍｍ以下又は２ｍｍ以下であってもよい。
【0024】
第一導電体２０の表面抵抗率は特定の値に限定されない。この表面抵抗率は、例えば、０．０１～１００ｋΩ／ｓｑ．である。この表面抵抗率は、０．０５ｋΩ／ｓｑ．以上、０．１ｋΩ／ｓｑ．以上、０．２ｋΩ／ｓｑ．以上、又は０．３ｋΩ／ｓｑ．以上であってもよく、５０ｋΩ／ｓｑ．以下、２０ｋΩ／ｓｑ．以下、又は１５ｋΩ／ｓｑ．以下であってもよい。
【0025】
第一導電体２０の圧縮弾性率は特定の値に限定されない。この圧縮弾性率は、例えば、０．１～２０ＭＰａである。この圧縮弾性率は、０．２ＭＰａ以上又は０．５ＭＰａ以上であってもよく、１５ＭＰａ以下、１０ＭＰａ以下、又は５ＭＰａ以下であってもよい。圧縮弾性率は、例えば、日本産業規格（JIS）K7181：2011に従って決定できる。
【0026】
第二導電体３０は、例えば、非多孔体である。第二導電体３０は、例えば、シート状又はフィルム状である。第二導電体３０の厚みは特定の値に限定されない。その厚みは、例えば０．０１ｍｍ～２０ｍｍである。その厚みは、０．０２ｍｍ以上、０．０５ｍｍ以上、又は０．１ｍｍ以上であってもよく、２０ｍｍ以下、１０ｍｍ以下、５ｍｍ以下、１ｍｍ以下、又は０．１ｍｍ以下であってもよい。第二導電体３０は、例えば、導電ゴムである。
【0027】
絶縁体４０は、例えば、多孔体である。この場合、例えば、第一導電体２０又は第二導電体３０に物体が接触したときに、その物体の接触に伴い絶縁体４０に作用する外力に応じて絶縁体４０が変形しやすい。加えて、第一導電体２０又は第二導電体３０と物体との接触が生じた箇所で局所的な変形が生じやすい。これにより、絶縁体４０に作用する外力の大きさと静電容量の変化ΔＣとが所望の相関関係を有しやすく、外部の物体と接触するセンサ１ａの接触面が柔軟になりやすく、その接触面の圧力分布の検出が容易になりやすい。絶縁体４０は、非多孔体であってもよい。
【0028】
絶縁体４０の応力緩和率は特定の値に限定されない。この応力緩和率は、例えば、１０～３０％である。この場合、第一導電体２０又は第二導電体３０への物体の接触に伴って作用する外力の大きさに応じて絶縁体４０が所望の状態で変形しやすい。このため、接触面の圧力分布の検出がより容易になりやすい。応力緩和率は、例えば、実施例に記載の方法に従って決定できる。
【0029】
絶縁体４０の圧縮弾性率は特定の値に限定されない。この圧縮弾性率は、例えば、０．０１ＭＰａ～１００ＧＰａの圧縮弾性率を有する。これにより、第一導電体２０又は第二導電体３０への物体の接触に伴って作用する外力の大きさに応じて絶縁体４０が所望の状態で変形しやすい。このため、接触面の圧力分布の検出がより容易になりやすい。圧縮弾性率は、JIS K7181：2011に従って決定できる。
【0030】
絶縁体４０の圧縮弾性率は、０．０５ＭＰａ以上又は０．１ＭＰａ以上であってもよい。絶縁体４０の圧縮弾性率は、５０ＧＰａ以下、２０ＧＰａ以下、又は１０ＧＰａ以下であってもよい。
【0031】
絶縁体４０は、例えば、シート状又はフィルム状である。絶縁体４０の厚みは特定の値に限定されない。この厚みは、例えば、１０μｍ～１００ｍｍである。これにより、第一導電体２０又は第二導電体３０への物体の接触に伴って作用する外力の大きさに応じて絶縁体４０が所望の状態で変形しやすい。このため、接触面の圧力分布の検出がより容易になりやすい。
【0032】
絶縁体４０の厚みは、５０μｍ以上、１００μｍ以上、５００μｍ以上、又は１ｍｍ以上であってもよく、５０ｍｍ以下、２０ｍｍ以下、１０ｍｍ以下、又は５ｍｍ以下であってもよい。
【0033】
絶縁体４０の導電率は、例えば１．０×１０-6Ｓ／ｍ以下である。絶縁体４０は、例えばウレタンフォームである。
【0034】
絶縁体４０の比誘電率は特定の値に限定されない。その比誘電率は、例えば、１以上であり、２以上であってもよく、１００００以下、１０００以下、１００以下、又は１０以下であってもよい。絶縁体４０の比誘電率が高いと、電極１０に印加される交流電圧の周波数を低くしやすい。
【0035】
センサ１ａは、様々な観点から変更可能である。例えば、センサ１ａにおいて、計測部５は、複数の電極１０とＡＤＣ５３との間で複数の配線５１が接続された二乗検波回路５６をさらに備えていてもよい。例えば、高周波の計測のためにＡＤＣ５３の高性能化が必要になる場合でも、計測部５が二乗検波回路５６を備えることにより、ＡＤＣ５３に高い性能が求められることを回避でき、センサ１ａの製造コストが低くなりやすい。また、二乗検波回路５６がない場合に比べて、センサ１ａを小型化しやすい。
【0036】
センサ１ａは、図６に示すセンサ１ｂのように変更されていてもよい。センサ１ｂは、特に説明する部分を除き、センサ１ａと同様に構成されている。センサ１ａの構成要素と同一又は対応するセンサ１ｂの構成要素には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。センサ１ａに関する説明は技術的に矛盾しない限り、センサ１ｂにもあてはまる。
【0037】
センサ１ｂは、例えば、計測部５における複数の電極１０の電位の計測結果に基づいて、センサ１ｂの周囲の物体と第一導電体２０との間の距離を検出する。図６に示す通り、センサ１ｂにおいて、所定の導電性を有する物体Ｔがセンサ１ｂの第一導電体２０に向かって接近すると、物体Ｔと第一導電体２０との間で静電容量の変化ΔＣが生じる。図７は、センサ１ｂ及び物体Ｔの等価回路を示す。例えば、センサ１ｂによれば、複数の電極１０の電位を示す信号からこの静電容量の変化ΔＣが算出される。物体Ｔと第一導電体２０との間の距離、静電容量の変化ΔＣとの間には相関関係がある。このため、センサ１ｂは、この相関関係を利用して、複数の電極１０の電位の計測結果に基づいて、センサ１ｂの周囲の物体Ｔと第一導電体２０との間の距離を検出できる。また、物体Ｔと第一導電体２０との間での静電容量の変化ΔＣを利用してＥＩＴを実現できる。
【0038】
図６に示す通り、センサ１ｂにおいて、第二導電体３０は、複数の貫通孔３２を有する。センサ１ｂにおいて、第二導電体３０には直流電圧が印加されうる。この場合、第二導電体３０が貫通孔３２を有していないと第二導電体３０によって電界遮蔽が生じ、複数の電極１０の電位の計測結果に基づいた静電容量の変化ΔＣの算出が困難になる。一方、第二導電体３０が複数の貫通孔３２を有することにより、物体Ｔと第一導電体２０との間で静電容量結合が生じ、物体Ｔと第二導電体３０との間の距離の変動により静電容量の変化ΔＣを生じさせることができる。その結果、静電容量の変化ΔＣを利用してＥＩＴを実現できる。
【0039】
複数の貫通孔３２に起因する第二導電体３０の開口率は特定の値に限定されない。その開口率は、例えば１～５０％であり、１～４５％又は１～４０％であってもよい。
【0040】
貫通孔３２の大きさは特定の値に限定されない。貫通孔３２の直径は、例えば０．５～５０ｍｍであり、１ｍｍ～４０ｍｍ、１ｍｍ～３０ｍｍ、１ｍｍ～２０ｍｍ、又は１ｍｍ～１０ｍｍであってもよい。第二導電体３０の平面視で、貫通孔３２は、円形であってもよいし、正方形であってもよいし、その他の多角形状であってもよい。
【0041】
第二導電体３０における複数の貫通孔３２の配置は特定の配置に限定されない。例えば、複数の貫通孔３２の中心は、第二導電体３０の平面視で平面格子の格子点に対応する位置に位置している。平面格子は、正方形格子、長方形格子、又は平行四辺形格子である。
【0042】
センサ１ｂにおいて、物体Ｔが第二導電体３０に接触して第二導電体３０が変形して、第一導電体２０に接触すると、物体Ｔと第二導電体３０との接触状態に応じて、第二導電体３０と第一導電体２０との間の接触抵抗が変動しうる。例えば、第二導電体３０に直流電圧を印加しつつ、計測部５によって複数の電極１０において交流電圧が印加される電極を順次切り替えて、複数の電極１０の電位を計測する。これにより、第二導電体３０と第一導電体２０との間の接触抵抗の変動を利用したＥＩＴが可能となる。このようにセンサ１ｂによれば、物体Ｔと第一導電体２０との間での静電容量の変化ΔＣ及び第二導電体３０と第一導電体２０との間の接触抵抗の変動を利用したＥＩＴを実現できる。
【0043】
上記の通り、物体Ｔと第二導電体３０との接触状態に応じて、第二導電体３０と第一導電体２０との間の接触抵抗が変動する場合、絶縁体４０は、例えば、特定方向（Ｚ方向）に延びる空隙４２を有する。このような構成によれば、第一導電体２０又は第二導電体３０の少なくとも１つに物体が接触したときに、物体との接触部の近くの空隙４２において第一導電体２０と第二導電体３０とが接触しうる。物体との接触部から離れた空隙４２では、第一導電体２０と第二導電体３０とは接触しない。絶縁体４０は、例えば、絶縁材料製の多孔体、メッシュ、織布、又は不織布であってもよい。
【0044】
例えば、センサ１ａ又は１ｂを備えたＥＩＴシステムを提供できる。図８に示す通り、ＥＩＴシステム１００は、例えば、センサ１ａと、入力部４と、処理部３と、表示部６とを備えている。入力部４には、センサ１ａから出力される信号Ｓが入力される。処理部３は、入力部４に入力された信号Ｓを処理して表示用データＤｅを生成する。表示部６は、処理部３によって生成された表示用データＤｅを表示する。
【0045】
入力部４は、信号Ｓを処理部３に転送できる限り、特定の構成に限定されない。入力部４は、Universal Serial Bus（USB）等の有線通信の規格に対応したモジュールであってもよいし、Bluetooth及びＷｉ-Ｆｉ等の無線通信の規格に対応したモジュールであってもよい。Bluetooth及びＷｉ-Ｆｉは、登録商標である。
【0046】
処理部３は、信号Ｓを処理して表示用データＤｅを生成できる限り、特定の構成に限定されない。図８に示す通り、処理部３は、主記憶装置３ａと、中央処理装置（ＣＰＵ）３ｂとを備えている。入力部４から主記憶装置３ａに信号Ｓが転送される。その後、主記憶装置３ａとＣＰＵ３ｂとの協働により、表示用データＤｅを生成するためのプログラムが実行されて信号Ｓが処理され、表示用データＤｅが生成される。
【0047】
表示用データＤｅは、主記憶装置３ａから表示部６に転送され、表示部６で表示される。表示部６は、表示用データＤｅを表示できる限り、特定の構成に限定されない。表示部６は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及び有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイであってもよいし、プロジェクターであってもよいし、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）であってもよい。
【0048】
表示データＤｅは、信号Ｓが処理されて生成される限り特定のデータに限定されない。表示データＤｅは、例えば、第一導電体２０及び第二導電体３０の少なくとも１つに対する物体の接触力の分布を示すデータであってもよいし、周囲の物体Ｔと第二導電体３０との間の距離を示すデータであってもよい。表示データＤｅは、例えば、センサ１ａ又は１ｂのセンシングのための面における圧力分布を示すデータを含む。この場合、圧力分布を示すデータから触覚センサ１ａに接触している物体の接触部に対応する座標を特定し、その座標に対応する位置にその物体を模したイメージが配置されるように表示データＤｅが生成されてもよい。また、圧力分布を示すデータからヒートマップのデータを作成し、このデータを色に関するデータに変換することによって、ヒートマップのイメージデータとして表示データＤｅが生成されてもよい。
【0049】
図８に示す通り、ＥＩＴシステム１００は、例えば、２つのセンサ１ａを備えている。この場合、例えば、２つのセンサ１ａから得られた信号Ｓを処理して表示用データＤｅが生成されてもよい。ＥＩＴシステム１００は、１つのみのセンサ１ａを備えていてもよいし、３以上のセンサ１ａを備えていてもよい。ＥＩＴシステム１００は、センサ１ｂを備えていてもよい。
【0050】
図９は、ＥＩＴシステム１００における処理の一例を示すフローチャートである。図９に示す通り、ＥＩＴシステム１００における処理が開始されると、例えば、ステップＳ１において、センサ１ａによる測定が行われ、センサ１ａの測定結果を示す信号Ｓが取得される。信号Ｓは、センサ１ａから入力部４に入力され、入力部４から処理部３の主記憶装置３ａに転送される。次に、ステップＳ２において、処理部３は、信号Ｓを処理して表示用データＤｅを生成する。その後、ステップＳ３において、表示用データＤｅが表示部６に表示される。ステップＳ１～Ｓ３の処理は、終了コマンドが入力されるまで繰り返される。
【実施例0051】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されない。
【0052】
＜実施例１＞
イノアックコーポレーション社製の導電性ゴムスポンジＥ‐４３８５から１ｍｍの厚みを有する導電体シートＡ１を作製した。Ｅ‐４３８５は、ＥＰＤＭゴムを主成分とした発泡体であり、導電体シートＡ１の表面抵抗率は、０．３８ｋΩ／ｓｑ.であった。導電体シートＡ１から作製した試料を用いて、JIS K7181：2011に従って導電体シートＡ１の圧縮弾性率を測定した。結果を表１に示す。導電体シートＡ１は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
イノアックコーポレーション社製の導電性ゴムスポンジＥ‐４３８５から１ｍｍの厚みを有する導電体シートＡ１を作製した。Ｅ‐４３８５は、ＥＰＤＭゴムを主成分とした発泡体であり、導電体シートＡ１の表面抵抗率は、０．３８ｋΩ／ｓｑ.であった。導電体シートＡ１から作製した試料を用いて、JIS K7181：2011に従って導電体シートＡ１の圧縮弾性率を測定した。結果を表１に示す。導電体シートＡ１は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
【0053】
イノアックコーポレーション社製のウレタンフォームＭＦ‐５０から１０ｍｍの厚みを有する絶縁体シートＢ１を作製した。絶縁体シートＢ１から作製した試料を用いてJIS K7181：2011に従って絶縁体シートＢ１の圧縮弾性率を測定した。結果を表１に示す。また、絶縁体シートＢ１から作製した試料を用いて島津製作所社製の試験機オートグラフAG5000Eを用いて圧縮モードでの応力緩和試験を２３℃の環境で行った。その試験の結果に基づいて絶縁体シートＢ１の応力緩和率を求めた。結果を表１に示す。絶縁体シートＢ１は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
【0054】
信越化学工業社製の導電性シリコーンシートＥＣ‐２０ＢＨから０．２ｍｍの厚みを有する導電体シートＣ１を作製した。導電体シートＣ１は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
【0055】
導電体シートＡ１の厚み方向に、導電体シートＡ１、絶縁体シートＢ１、及び導電体シートＣ１をこの順番で積層した。導電体シートＡ１と絶縁体シートＢ１とを両面テープで接合し、絶縁体シートＢ１と導電体シートＣ１とを両面テープで接合した。このようにして実施例１に係る積層体を得た。
【0056】
平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形内に、５ｍｍの直径を有する１６個の電極が正方格子の格子点上に配置された電極基板の上に実施例１に係る積層体を配置し、１６個の電極と導電体シートＡ１とを接触させた。この状態で、電極と導電体シートＡ１とをCircuit Works社が提供する導電性接着剤CW2401によって接合した。電極基板には、１６個の電極と電気的に接続された配線がまとめられたコネクタが設けられていた。このコネクタと、図５に示す構成を有する計測回路を接続した。計測回路にはマルチプレクサが含まれており、１６個の電極の中から交流電圧が印加される電極が順次切り替えられるように構成されていた。このようにして、実施例１に係るセンサが得られた。
【0057】
ＸＹステージ上に実施例１に係るセンサを固定した。さらに、オリエンタルモーター社製の直動アクチュエータDRLM42G-04A2P-Kに、テック技販社製の力覚センサUSL06-H5-50N-A及び直径１０ｍｍの接触子を取り付けた。実施例１に係るセンサの積層体の導電体シートＣ１の中心に接触子を接触させ、０～７Ｎの範囲の力を加えた。計測回路によって、実施例１に係るセンサの１６個の電極に交流電圧を順次印加して、１６個の電極の電位を示す信号を取得した。得られた信号から計測回路に接続されたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）で式（１）及び式（２）の関係に基づいて、導電体シートＡ１と導電体シートＣ１との間の静電容量の分布を求めた。
【0058】
（中央部の感度）
得られた静電容量分布において中央部に加えられた力（ｘ）及び算出された中央部の静電容量（ｙ）との関係をプロットし、グラフを得た。図１０に示す通り、このグラフから近似関数ｙ＝ａｘ／（ｂ－ｃｘ）を求めるフィッテイングを行った。ａ、ｂ、及びｃは定数である。この関数におけるａ／ｃの値を中央部の感度と決定した。結果を表１に示す。ａ／ｃの値が大きいほど中央部の感度が良い。
得られた静電容量分布において中央部に加えられた力（ｘ）及び算出された中央部の静電容量（ｙ）との関係をプロットし、グラフを得た。図１０に示す通り、このグラフから近似関数ｙ＝ａｘ／（ｂ－ｃｘ）を求めるフィッテイングを行った。ａ、ｂ、及びｃは定数である。この関数におけるａ／ｃの値を中央部の感度と決定した。結果を表１に示す。ａ／ｃの値が大きいほど中央部の感度が良い。
【0059】
（位置誤差）
導電体シートＣ１の中心に７Ｎの力を加えたときに、静電容量分布の極大値を取る位置の導電体シートＣ１の中心までの距離を特定し、この距離を位置誤差と決定した。結果を表１に示す。センサにおいて位置誤差が小さいほど良い。
導電体シートＣ１の中心に７Ｎの力を加えたときに、静電容量分布の極大値を取る位置の導電体シートＣ１の中心までの距離を特定し、この距離を位置誤差と決定した。結果を表１に示す。センサにおいて位置誤差が小さいほど良い。
【0060】
（空間分解能）
導電体シートＣ１の中心に７Ｎの力を加えたときに、図１１に示す通り、導電体シートＣ１の中心を通る中心線における正規化出力とその中心線上の正規化位置との関係を示すグラフから標準偏差を求め、空間分解能を評価した。結果を表１に示す。センサにおいて空間分解能が小さいほど良い。
導電体シートＣ１の中心に７Ｎの力を加えたときに、図１１に示す通り、導電体シートＣ１の中心を通る中心線における正規化出力とその中心線上の正規化位置との関係を示すグラフから標準偏差を求め、空間分解能を評価した。結果を表１に示す。センサにおいて空間分解能が小さいほど良い。
【0061】
＜実施例２＞
イノアックコーポレーション社製の導電性ゴムスポンジＣ‐４２５５から１ｍｍの厚みを有する導電体シートＡ２を作製した。Ｃ‐４２５５は、クロロプレンゴムを主成分とした発泡体であり、導電体シートＡ２の表面抵抗率は、０．８８ｋΩ／ｓｑ.であった。導電体シートＡ２から作製した試料を用いて、JIS K7181：2011に従って導電体シートＡ２の圧縮弾性率を測定した。結果を表１に示す。導電体シートＡ２は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
イノアックコーポレーション社製の導電性ゴムスポンジＣ‐４２５５から１ｍｍの厚みを有する導電体シートＡ２を作製した。Ｃ‐４２５５は、クロロプレンゴムを主成分とした発泡体であり、導電体シートＡ２の表面抵抗率は、０．８８ｋΩ／ｓｑ.であった。導電体シートＡ２から作製した試料を用いて、JIS K7181：2011に従って導電体シートＡ２の圧縮弾性率を測定した。結果を表１に示す。導電体シートＡ２は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
【0062】
導電体シートＡ１の代わりに導電体シートＡ２を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２に係るセンサを得た。実施例１に係るセンサと同様にして、実施例２に係るセンサの中央部の感度、位置誤差、及び空間分解能を評価した。結果を表１に示す。
【0063】
＜実施例３＞
サンワサプライ社製の導電性ポリウレタンスポンジＴＫ‐２から１ｍｍの厚みを有する導電体シートＡ３を作製した。導電体シートＡ３の表面抵抗率は、１２ｋΩ／ｓｑ.であった。導電体シートＡ３から作製した試料を用いて、JIS K7181：2011に従って導電体シートＡ３の圧縮弾性率を測定した。結果を表１に示す。導電体シートＡ３は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
サンワサプライ社製の導電性ポリウレタンスポンジＴＫ‐２から１ｍｍの厚みを有する導電体シートＡ３を作製した。導電体シートＡ３の表面抵抗率は、１２ｋΩ／ｓｑ.であった。導電体シートＡ３から作製した試料を用いて、JIS K7181：2011に従って導電体シートＡ３の圧縮弾性率を測定した。結果を表１に示す。導電体シートＡ３は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
【0064】
導電体シートＡ１の代わりに導電体シートＡ３を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例３に係るセンサを得た。実施例１に係るセンサと同様にして、実施例３に係るセンサの中央部の感度、位置誤差、及び空間分解能を評価した。結果を表１に示す。
【0065】
＜実施例４＞
ホーザン社製の導電性ポリウレタンフォームＦ‐１０から１ｍｍの厚みを有する導電体シートＡ４を作製した。導電体シートＡ４の表面抵抗率は、２．５ｋΩ／ｓｑ.であった。導電体シートＡ４から作製した試料を用いて、JIS K7181：2011に従ってＦ‐１０の圧縮弾性率を測定した。結果を表１に示す。導電体シートＡ４は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
ホーザン社製の導電性ポリウレタンフォームＦ‐１０から１ｍｍの厚みを有する導電体シートＡ４を作製した。導電体シートＡ４の表面抵抗率は、２．５ｋΩ／ｓｑ.であった。導電体シートＡ４から作製した試料を用いて、JIS K7181：2011に従ってＦ‐１０の圧縮弾性率を測定した。結果を表１に示す。導電体シートＡ４は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
【0066】
導電体シートＡ１の代わりに導電体シートＡ４を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例４に係るセンサを得た。実施例１に係るセンサと同様にして、実施例４に係るセンサの中央部の感度、位置誤差、及び空間分解能を評価した。結果を表１に示す。
【0067】
＜実施例５＞
エンジニア社製の導電性バッグＺＣ８６から０．０５ｍｍの厚みを有する導電体シートＡ５を作製した。導電体シートＡ５の表面抵抗率は、５ｋΩ／ｓｑ.であった。ＺＣ８６は、カーボン入のポリエチレン製であった。
エンジニア社製の導電性バッグＺＣ８６から０．０５ｍｍの厚みを有する導電体シートＡ５を作製した。導電体シートＡ５の表面抵抗率は、５ｋΩ／ｓｑ.であった。ＺＣ８６は、カーボン入のポリエチレン製であった。
【0068】
導電体シートＡ１の代わりに導電体シートＡ５を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例５に係るセンサを得た。実施例１に係るセンサと同様にして、実施例５に係るセンサの中央部の感度、位置誤差、及び空間分解能を評価した。結果を表１に示す。
【0069】
＜実施例６＞
日東電工社製のＥＰＤＭ発泡体Ｎｏ．６８００から３ｍｍの厚みを有する絶縁体シートＢ２を作製した。絶縁体シートＢ１と同様にして、絶縁体シートＢ２の圧縮弾性率及び応力緩和率を測定した。結果を表２に示す。絶縁体シートＢ２は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
日東電工社製のＥＰＤＭ発泡体Ｎｏ．６８００から３ｍｍの厚みを有する絶縁体シートＢ２を作製した。絶縁体シートＢ１と同様にして、絶縁体シートＢ２の圧縮弾性率及び応力緩和率を測定した。結果を表２に示す。絶縁体シートＢ２は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
【0070】
絶縁体シートＢ１の代わりに絶縁体シートＢ２を用いたこと以外は、実施例２と同様にして、実施例６に係るセンサを得た。実施例１に係るセンサと同様にして、実施例６に係るセンサの中央部の感度、位置誤差、及び空間分解能を評価した。結果を表２に示す。
【0071】
＜実施例７＞
イノアックコーポレーション社製のウレタンフォームＭＦ‐３０から３ｍｍの厚みを有する絶縁体シートＢ３を作製した。絶縁体シートＢ１と同様にして、絶縁体シートＢ３の圧縮弾性率及び応力緩和率を測定した。結果を表２に示す。絶縁体シートＢ３は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
イノアックコーポレーション社製のウレタンフォームＭＦ‐３０から３ｍｍの厚みを有する絶縁体シートＢ３を作製した。絶縁体シートＢ１と同様にして、絶縁体シートＢ３の圧縮弾性率及び応力緩和率を測定した。結果を表２に示す。絶縁体シートＢ３は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
【0072】
絶縁体シートＢ１の代わりに絶縁体シートＢ３を用いたこと以外は、実施例２と同様にして、実施例７に係るセンサを得た。実施例１に係るセンサと同様にして、実施例７に係るセンサの中央部の感度、位置誤差、及び空間分解能を評価した。結果を表２に示す。
【0073】
＜実施例８＞
ウレタンフォームＭＦ‐８０から３ｍｍの厚みを有する絶縁体シートＢ４を作製した。絶縁体シートＢ１と同様にして、絶縁体シートＢ４の圧縮弾性率及び応力緩和率を測定した。結果を表２に示す。絶縁体シートＢ４は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
ウレタンフォームＭＦ‐８０から３ｍｍの厚みを有する絶縁体シートＢ４を作製した。絶縁体シートＢ１と同様にして、絶縁体シートＢ４の圧縮弾性率及び応力緩和率を測定した。結果を表２に示す。絶縁体シートＢ４は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
【0074】
絶縁体シートＢ１の代わりに絶縁体シートＢ４を用いたこと以外は、実施例２と同様にして、実施例８に係るセンサを得た。実施例１に係るセンサと同様にして、実施例８に係るセンサの中央部の感度、位置誤差、及び空間分解能を評価した。結果を表２に示す。
【0075】
＜実施例９＞
ウレタンフォームＭＦ‐５０から１ｍｍの厚みを有する絶縁体シートＢ５を作製した。絶縁体シートＢ１と同様にして、絶縁体シートＢ５の圧縮弾性率及び応力緩和率を測定した。結果を表２に示す。絶縁体シートＢ５は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
ウレタンフォームＭＦ‐５０から１ｍｍの厚みを有する絶縁体シートＢ５を作製した。絶縁体シートＢ１と同様にして、絶縁体シートＢ５の圧縮弾性率及び応力緩和率を測定した。結果を表２に示す。絶縁体シートＢ５は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
【0076】
絶縁体シートＢ１の代わりに絶縁体シートＢ５を用いたこと以外は、実施例２と同様にして、実施例９に係るセンサを得た。実施例１に係るセンサと同様にして、実施例９に係るセンサの中央部の感度、位置誤差、及び空間分解能を評価した。結果を表２に示す。
【0077】
＜実施例１０＞
ウレタンフォームＭＦ‐８０から５ｍｍの厚みを有する絶縁体シートＢ６を作製した。絶縁体シートＢ１と同様にして、絶縁体シートＢ６の圧縮弾性率及び応力緩和率を測定した。結果を表２に示す。絶縁体シートＢ６は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
ウレタンフォームＭＦ‐８０から５ｍｍの厚みを有する絶縁体シートＢ６を作製した。絶縁体シートＢ１と同様にして、絶縁体シートＢ６の圧縮弾性率及び応力緩和率を測定した。結果を表２に示す。絶縁体シートＢ６は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
【0078】
絶縁体シートＢ１の代わりに絶縁体シートＢ６を用いたこと以外は、実施例２と同様にして、実施例１０に係るセンサを得た。実施例１に係るセンサと同様にして、実施例１０に係るセンサの中央部の感度、位置誤差、及び空間分解能を評価した。結果を表２に示す。
【0079】
＜実施例１１＞
イノアックコーポレーション社製の導電性ゴムスポンジＣ‐４２５５から１ｍｍの厚みを有する導電体シートα１を作製した。導電体シートα１の表面抵抗率は０．８８ｋΩ／ｓｑ.であった。導電体シートα１から作製した試料を用いて、JIS K7181：2011に従って導電体シートα１の圧縮弾性率を測定した。結果を表１に示す。導電体シートα１は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
イノアックコーポレーション社製の導電性ゴムスポンジＣ‐４２５５から１ｍｍの厚みを有する導電体シートα１を作製した。導電体シートα１の表面抵抗率は０．８８ｋΩ／ｓｑ.であった。導電体シートα１から作製した試料を用いて、JIS K7181：2011に従って導電体シートα１の圧縮弾性率を測定した。結果を表１に示す。導電体シートα１は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
【0080】
東レ・デュポン社製のポリイミドフィルム５０Ｈから０．０１２５ｍｍの厚みを有する絶縁体シートβ１を作製した。絶縁体シートβ１は、平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形状であった。
【0081】
信越化学工業社製の導電性シリコーンシートＥＣ‐２０ＢＨに直径２ｍｍの複数の貫通孔を所定の間隔で形成し、０．２ｍｍの厚みを有する導電体シートγ１を作製した。導電体シートγ１における開口率は２％であった。
【0082】
導電体シートα１の厚み方向に、導電体シートα１、絶縁体シートβ１、及び導電体シートγ１をこの順番で積層した。導電体シートα１と絶縁体シートβ１とを両面テープで接合し、絶縁体シートβ１と導電体シートγ１とを両面テープで接合した。このようにして実施例１１に係る積層体を得た。
【0083】
平面視で１辺の長さが６０ｍｍである正方形内に、５ｍｍの直径を有する１６個の電極が正方格子の格子点上に配置された電極基板上に実施例１１に係る積層体を配置し、１６個の電極と導電体シートＡ１とを接触させた。この状態で、電極と導電体シートＡ１とをCircuit Works社が提供する導電性接着剤CW2401によって接合した。電極基板には、１６個の電極と電気的に接続された配線がまとめられたコネクタが設けられていた。このコネクタと、図５に示す構成を有する計測回路を接続した。計測回路にはマルチプレクサが含まれており、１６個の電極の中から交流電圧が印加される電極が順次切り替えられるように構成されていた。このようにして、実施例１１に係るセンサが得られた。
【0084】
ＸＹステージ上に実施例１１に係るセンサを固定した。さらに、図１２に示すように、直動アクチュエータに検出対象であるアルミニウム板を取り付けた。アルミニウム板は、設置されており、平面視で１辺の長さが３０ｍｍ又は６０ｍｍの正方形状であった。また、直動アクチュエータにレーザー変位計を固定した。これにより、図１３に示す、実施例１１に係るセンサを評価するためのシステムを構成した。
【0085】
直動アクチュエータによって実施例１１に係るセンサの積層体である検出部に対してアルミニウム板を近づけたり遠ざけたりした。計測回路によって、実施例１１に係るセンサの１６個の電極のうち１つに交流電圧を順次印加して、その他の１つの電極からの出力信号を取得した。また、レーザー変位計によって、アルミニウム板と検出部との間の距離を測定した。レーザー変位計によって測定されたアルミニウム板と検出部との間の距離と、出力信号の振幅の大きさとを座標にプロットしてグラフを作成した。座標の縦軸が振幅の値を示し、座標の横軸がレーザー変位計によって測定されたアルミニウム板と検出部との間の距離を示すように定めた。図７に示す等価回路から導かれる入力と出力との関係式に基づいて、得られたグラフの近似曲線を求めた。得られた近似曲線と、この近似曲線を得るために用いられたデータから正規化された二乗平均平方根誤差（ＮＲＭＳＤ）を求めた。結果を表１に示す。
【0086】
＜実施例１２＞
信越化学工業社製の導電性シリコーンシートＥＣ‐２０ＢＨに直径４ｍｍの複数の貫通孔を所定の間隔で形成し、０．２ｍｍの厚みを有する導電体シートγ２を作製した。導電体シートγ２における開口率は９％であった。
信越化学工業社製の導電性シリコーンシートＥＣ‐２０ＢＨに直径４ｍｍの複数の貫通孔を所定の間隔で形成し、０．２ｍｍの厚みを有する導電体シートγ２を作製した。導電体シートγ２における開口率は９％であった。
【0087】
導電体シートγ１の代わりに導電体シートγ２を用いたこと以外は、実施例１１と同様にして、実施例１２に係るセンサを作製した。実施例１２に係るセンサを実施例１１と同様にして評価した。結果を表３に示す。
【0088】
＜実施例１３＞
信越化学工業社製の導電性シリコーンシートＥＣ‐２０ＢＨに直径６ｍｍの複数の貫通孔を所定の間隔で形成し、０．２ｍｍの厚みを有する導電体シートγ３を作製した。導電体シートγ３における開口率は２０％であった。
信越化学工業社製の導電性シリコーンシートＥＣ‐２０ＢＨに直径６ｍｍの複数の貫通孔を所定の間隔で形成し、０．２ｍｍの厚みを有する導電体シートγ３を作製した。導電体シートγ３における開口率は２０％であった。
【0089】
導電体シートγ１の代わりに導電体シートγ３を用いたこと以外は、実施例１１と同様にして、実施例１３に係るセンサを作製した。実施例１３に係るセンサを実施例１１と同様にして評価した。結果を表３に示す。
【0090】
＜実施例１４＞
信越化学工業社製の導電性シリコーンシートＥＣ‐２０ＢＨに直径８ｍｍの複数の貫通孔を所定の間隔で形成し、０．２ｍｍの厚みを有する導電体シートγ４を作製した。導電体シートγ４における開口率は３５％であった。
信越化学工業社製の導電性シリコーンシートＥＣ‐２０ＢＨに直径８ｍｍの複数の貫通孔を所定の間隔で形成し、０．２ｍｍの厚みを有する導電体シートγ４を作製した。導電体シートγ４における開口率は３５％であった。
【0091】
導電体シートγ１の代わりに導電体シートγ４を用いたこと以外は、実施例１１と同様にして、実施例１４に係るセンサを作製した。実施例１４に係るセンサを実施例１１と同様にして評価した。結果を表３に示す。実施例１４に係るセンサの出力信号の振幅と、レーザー変位計によって測定されたアルミニウム板と検出部との間の距離を示すグラフを図１４に示す。
【0092】
直動アクチュエータによって実施例１４に係るセンサの積層体である検出部に対してアルミニウム板を近づけたり遠ざけたりした。また、アルミニウム板を近づけた後にアルミニウム板を検出部に接触させ、５Ｎまで力を加えた。計測回路によって、実施例１４に係るセンサの１６個の電極のうち１つに交流電圧を印加して、その他の１つの電極からの出力信号を取得した。また、レーザー変位計によって、アルミニウム板と検出部との間の距離を測定した。図１６に示すように、レーザー変位計によって測定されたアルミニウム板と検出部との間の距離と、交流信号の振幅の大きさとを座標にプロットしてグラフを作成した。座標の縦軸が交流信号の振幅の値を示し、座標の横軸がレーザー変位計によって測定されたアルミニウム板と検出部との間の距離を示すように定めた。
【0093】
加えて、ロードセルによって、アルミニウム板と検出部との垂直方向の接触力を測定した。図１７に示すように、ロードセルによって測定されたアルミニウム板と検出部の接触力と、直流信号の大きさとを座標にプロットしてグラフを作成した。座標の縦軸が直流信号の値を示し、座標の横軸がロードセルによって測定されたアルミニウム板と検出部との接触力を示すように定めた。
【0094】
＜参考例＞
信越化学工業社製の導電性シリコーンシートＥＣ‐２０ＢＨに貫通孔を形成せずに、０．２ｍｍの厚みを有する導電体シートγ５を作製した。
信越化学工業社製の導電性シリコーンシートＥＣ‐２０ＢＨに貫通孔を形成せずに、０．２ｍｍの厚みを有する導電体シートγ５を作製した。
【0095】
導電体シートγ１の代わりに導電体シートγ５を用いたこと以外は、実施例１１と同様にして、参考例に係るセンサを作製した。参考例に係るセンサを実施例１１と同様にして評価した。参考例に係るセンサの出力信号の振幅とレーザー変位計によって測定されたアルミニウム板と検出部との間の距離を示すグラフを図１５に示す。
【0096】
図１４と図１５との対比によれば、複数の貫通孔が形成された導電体シートを用いることによってアルミニウム板と検出部との間の距離の変動によって、センサの出力信号の大きさが変動し、センサが対象物との距離を検出できることが示唆された。
【0097】
図１６に示す通り、アルミニウム板と検出部とが接触することによって交流信号の振幅の変動が大きくなっており、これを利用して、検出部への対象物の接触を検出できることが示唆された。図１７に示す通り、アルミニウム板と検出部の接触力の大きさに応じて直流信号の出力が変動しており、これを利用して、検出部と対称物との接触力を測定できることが示唆された。
【0098】
【表1】
【0099】
【表2】
【0100】
【表3】
【0101】
本発明の第１側面は、
複数の電極と、
前記複数の電極に接する第一導電体と、
第二導電体と、
絶縁体と、
前記複数の電極の電位を計測する計測部と、を備え、
前記第一導電体、前記絶縁体、及び前記第二導電体は、この順番で特定方向に積層されており、
前記複数の電極は、互いに離れて配置されており、
前記計測部は、前記複数の電極において電圧が印加される１つ以上の前記電極を選択し、かつ、前記複数の電極において電圧が印加される前記電極を順次切り替えながら前記複数の電極の電位を計測する、
センサを提供する。
複数の電極と、
前記複数の電極に接する第一導電体と、
第二導電体と、
絶縁体と、
前記複数の電極の電位を計測する計測部と、を備え、
前記第一導電体、前記絶縁体、及び前記第二導電体は、この順番で特定方向に積層されており、
前記複数の電極は、互いに離れて配置されており、
前記計測部は、前記複数の電極において電圧が印加される１つ以上の前記電極を選択し、かつ、前記複数の電極において電圧が印加される前記電極を順次切り替えながら前記複数の電極の電位を計測する、
センサを提供する。
【0102】
本発明の第２側面は、
前記センサは、前記計測部における前記複数の電極の電位の計測結果に基づいて、前記第一導電体及び前記第二導電体の少なくとも１つに対する物体の接触力を検出する、
第１側面に係るセンサを提供する。
前記センサは、前記計測部における前記複数の電極の電位の計測結果に基づいて、前記第一導電体及び前記第二導電体の少なくとも１つに対する物体の接触力を検出する、
第１側面に係るセンサを提供する。
【0103】
本発明の第３側面は、
前記センサは、前記計測部における前記複数の電極の電位の計測結果に基づいて、前記センサの周囲の物体と前記第一導電体との間の距離を検出する、
第１側面に係るセンサを提供する。
前記センサは、前記計測部における前記複数の電極の電位の計測結果に基づいて、前記センサの周囲の物体と前記第一導電体との間の距離を検出する、
第１側面に係るセンサを提供する。
【0104】
本発明の第４側面は、
前記第一導電体は、多孔体である、
第１側面から第３側面のいずれか１つに係るセンサを提供する。
前記第一導電体は、多孔体である、
第１側面から第３側面のいずれか１つに係るセンサを提供する。
【0105】
本発明の第５側面は、
前記絶縁体は、多孔体である、
第１側面から第４側面のいずれか１つに係るセンサを提供する。
前記絶縁体は、多孔体である、
第１側面から第４側面のいずれか１つに係るセンサを提供する。
【0106】
本発明の第６側面は、
前記絶縁体は、１０～３０％の応力緩和率を有する、
第１側面から第５側面のいずれか１つに係るセンサを提供する。
前記絶縁体は、１０～３０％の応力緩和率を有する、
第１側面から第５側面のいずれか１つに係るセンサを提供する。
【0107】
本発明の第７側面は、
前記絶縁体は、０．０１ＭＰａ～１００ＧＰａの圧縮弾性率を有する、
第１側面から第６側面のいずれか１つに係るセンサを提供する。
前記絶縁体は、０．０１ＭＰａ～１００ＧＰａの圧縮弾性率を有する、
第１側面から第６側面のいずれか１つに係るセンサを提供する。
【0108】
本発明の第８側面は、
前記絶縁体は、１０μｍ～１００ｍｍの厚みを有する、
第１側面から第７側面のいずれか１つに係るセンサを提供する。
前記絶縁体は、１０μｍ～１００ｍｍの厚みを有する、
第１側面から第７側面のいずれか１つに係るセンサを提供する。
【0109】
本発明の第９側面は、
前記第二導電体は、複数の貫通孔を有する、
第１側面から第８側面のいずれか１つに係るセンサを提供する。
前記第二導電体は、複数の貫通孔を有する、
第１側面から第８側面のいずれか１つに係るセンサを提供する。
【0110】
本発明の第１０側面は、
第１側面から第９側面のいずれか１つに係るセンサと、
前記センサから出力される信号が入力される入力部と、
前記入力部に入力された前記信号を処理して表示用データを生成する処理部と、
前記表示用データを表示する表示部と、を備えた、
電気インピーダンストモグラフィシステムを提供する。
第１側面から第９側面のいずれか１つに係るセンサと、
前記センサから出力される信号が入力される入力部と、
前記入力部に入力された前記信号を処理して表示用データを生成する処理部と、
前記表示用データを表示する表示部と、を備えた、
電気インピーダンストモグラフィシステムを提供する。
【符号の説明】
【0111】
１ａ、１ｂ センサ
３ 処理部
４ 入力部
５ 計測部
６ 表示部
１０ 電極
２０ 第一導電体
３０ 第二導電体
３２ 貫通孔
４０ 絶縁体
３ 処理部
４ 入力部
５ 計測部
６ 表示部
１０ 電極
２０ 第一導電体
３０ 第二導電体
３２ 貫通孔
４０ 絶縁体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】