JPWO2019167744A1 - センサ用電極およびそれを用いた面状センサ - Google Patents
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Abstract
Description
[面状センサの構成]
まず、本実施形態の面状センサの構成について説明する。図1に、本実施形態の面状センサの透過上面図を示す。図2に、同面状センサのII−II断面図を示す。図3に、同面状センサを構成する表側電極の上面図を示す。図4に、図3の円IVの拡大図を示す。なお、説明の便宜上、図1においては、検出部に点線のハッチングを施して示している。
次に、本実施形態の面状センサ1の動きについて説明する。まず、面状センサ1に荷重が加わる前(初期状態)に、表側電極2の導電性部01X〜08Xおよび裏側電極3の導電性部01Y〜08Yに電圧を印加して、検出部Dごとに静電容量Cを算出する。続いて、面状センサ1に荷重が加わった後も同様に、検出部Dごとに静電容量Cを算出する。荷重が加わった部分の検出部Dにおいては、誘電層10を挟んで配置されている導電性部01X〜08Xと導電性部01Y〜08Yとの距離が小さくなる。これにより、当該検出部Dの静電容量Cは大きくなる。この静電容量Cの変化量ΔCに基づいて、検出部Dごとの面圧が算出される。このようにして、荷重分布を測定することができる。
次に、本実施形態の表側電極2、裏側電極3、および面状センサ1の作用効果について説明する。なお、表側電極2と裏側電極3とは同じ構成を有するため、ここでは両者を代表して表側電極2について述べる。
本実施形態の面状センサと、第一実施形態の面状センサとの相違点は、表側電極および裏側電極が織物ではなく編物からなる点である。ここでは、相違点を中心に説明する。図5に、本実施形態の面状センサを構成する裏側電極の上面図を示す。図6に、図5の円VIの拡大図を示す。なお、図5は、前出の図1と対応しており、図1と同じ部位については同じ符号で示す。図6においては、絶縁性糸を細い点線で示す。
以上、本発明のセンサ用電極および面状センサの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
本発明のセンサ用電極は、導電性糸および絶縁性糸を用いた織物または編物からなる布状の電極である。織物の場合、織り方は特に限定されない。平織り、綾織り、朱子織りなどから、所望の特性が得られる織り方を適宜選択すればよい。例えば、平織りの場合は、丈夫で耐久性に優れるが、柔軟性が若干低下する。綾織りの場合は、組織の選択肢が多く、しなやかで柔軟性が高くなる。編物の場合も、編み方は特に限定されない。平編み、ゴム編み、パール編み、接結編みなどの緯編み、あるいはトリコット、ダブルラッセル編みなどの経編みから、所望の特性が得られる編み方を適宜選択すればよい。例えば、平編みは、ループが緯(よこ)方向に連続する組織を有する。このため、薄くしやすく、緯方向の伸縮性に優れる。ゴム編みは、表裏が同じ編み目になるため、より伸縮性に優れる。接結編みは、表裏二つの編み地を結接糸で連結した構造を有する。よって、例えば表裏の少なくとも一方に、電極の保護機能を有する編み地を採用すると、外部から電極を保護することができる。ダブルラッセル編みは、ループが経(たて)方向に連続する組織を有する。このため、安定した編み地になり立体的な構造にすることができる。立体的な構造の場合、通気性が増加し布の弾力性が高まるため、導電性糸を保護することができる。編物によると、織物と比較してより柔軟性が高くなる。織物でも編物でも、一枚の電極の中で織り方または編み方を変えてもよい。
A)金属繊維:金、銀、銅、ステンレス鋼、タングステン、モリブデン、ベリリウムなどの繊維、アモルファスワイヤ。
B)炭素繊維:ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維。
C)めっき材料:アルミニウム、銅、銀、金、パラジウム、硫酸銅、硫化銅、銅ニッケル。
コーティング材料:カーボンナノチューブや導電性カーボンブラックなどが分散したカーボン塗料、金属酸化物塗料、導電性ポリマー塗料。
スパッタリング材料:クロム、銅、チタン、銀、白金、金、ステンレス鋼、ニッケル−クロム合金、銅−亜鉛合金。
D)導電材:導電性カーボンブラック、カーボンナノチューブ、金属粉末。
C)およびD)に用いられる合成繊維:PET、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル繊維、ナイロン、アラミドなどのポリアミド繊維、ポリイミド繊維、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン繊維、ビニロン繊維、ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、アクリル繊維、ポリウレタン繊維、ポリクラール繊維、フッ素繊維、ノボロイド繊維、ポリエーテルエステル繊維、ポリ乳酸繊維、ポリアリレート繊維、超高強力ポリエチレン繊維、ポリアセタール繊維。
b)半合成繊維:アセテート、トリアセテート、プロミックス。
c)再生セルロース繊維:レーヨン、ボリノジック。
d)天然繊維:綿、カボック、アクンド、麻、ケナフなどの植物繊維、羊毛、絹、アンゴラ、カシミヤ、モヘアなどの動物繊維。
e)無機繊維:グラスファイバー、セラミック繊維。
本発明の面状センサは、誘電層と、該誘電層を厚さ方向に挟んで配置され、本発明のセンサ用電極からなる表側電極および裏側電極と、を備える。誘電層には、比誘電率が比較的大きいエラストマーまたは樹脂(いずれも発泡体を含む)を用いればよい。エラストマーには、架橋ゴムおよび熱可塑性エラストマーが含まれる。例えば、比誘電率が5以上(測定周波数100Hz)のものが好適である。このようなエラストマーとしては、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、ブチルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレンなどが挙げられる。樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリスチレン(架橋発泡ポリスチレンを含む)、ポリ塩化ビニル、塩化ビニリデン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体などが挙げられる。
Claims (11)
- 導電性糸および絶縁性糸を用いた織物または編物からなる布状のセンサ用電極であって、
該絶縁性糸を含んで形成される絶縁性部と、
該導電性糸を含んで形成され該絶縁性部を挟んで配置される導電性部と、
を有することを特徴とするセンサ用電極。 - 前記織物は、平織り、綾織り、朱子織りから選ばれる少なくとも一つの組織を有する請求項1に記載のセンサ用電極。
- 前記織物は、平織物、綾織物または朱子織物である請求項1に記載のセンサ用電極。
- 前記織物からなり、
前記導電性部における経糸および緯糸の一方は前記導電性糸であり、他方は前記絶縁性糸である請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のセンサ用電極。 - 前記編物は、平編み、ゴム編み、接結編み、ダブルラッセル編みから選ばれる少なくとも一つの組織を有する請求項1に記載のセンサ用電極。
- 前記編物は、平編物、ゴム編物、接結編物、またはダブルラッセル編物である請求項1に記載のセンサ用電極。
- 前記導電性糸は、表面にめっき層を有する糸を含む請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のセンサ用電極。
- 前記めっき層は、硫酸銅めっき層または硫化銅めっき層である請求項7に記載のセンサ用電極。
- 帯状を呈し前記絶縁性部を挟んで並列配置される複数の前記導電性部を有する請求項1ないし請求項8のいずれかに記載のセンサ用電極。
- 誘電層と、
該誘電層を厚さ方向に挟んで配置される表側電極および裏側電極と、
を備え、
該表側電極および該裏側電極は、請求項1ないし請求項9のいずれかに記載のセンサ用電極であり、該センサ用電極の前記導電性部が該誘電層を介して対向する部分に検出部が設定される面状センサ。 - 前記表側電極および前記裏側電極は、各々、帯状を呈し前記絶縁性部を挟んで並列配置される複数の前記導電性部を有し、
前記誘電層の厚さ方向から見た場合に、該表側電極の該導電性部と該裏側電極の該導電性部とは略直交して配置される請求項10に記載の面状センサ。
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