JP2000088670A - 温度検出用装置及び圧力検出用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 局部的な温度や圧力の検出装置について、低
コスト化及び薄型化を図るとともに、球面を含む曲面へ
の付設を容易にする。 【解決手段】 温度又は圧力検出用装置１は、複数のシ
ート状部材２、２′を具備しており、これらは、可撓性
を有する基材３と、該基材３上に形成された平行な電極
群４と、該電極群４を被覆する感熱（圧）性材料５とに
よって構成されている。そして、記シート状部材２、
２′は、それらの基材３のうち電極群４が形成された面
が互いに向かい合うように配置され、かつ、基材３に直
交する方向から見た場合に、互いの電極群４が直交した
マトリックス配置又は両者が所定の角度をもって交差し
た配置とされている。これによって測定対象面の形状に
合せた形状変形を容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平面や曲面での局
部的な温度、圧力を検出する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】測定対象としての平面又は曲面上におけ
る局部的（あるいは局所的）な温度検出、圧力検出を行
うためのデバイスが知られており、例えば、人体の皮膚
表面に対してサーミスタ等の感温体を付設したり、皮膚
表面に加わる圧力を感圧流体によって計測することで、
皮膚の温点や痛点に代って感覚情報を取得することがで
きる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置にあっては、下記に示す問題がある。

【０００４】（１）局部的な温度や圧力の検出には、多
数のセンサモジュールを必要とするが、例えば、温度検
出のための個々のサーモモジュール（素子）において多
数のサーミスタや熱電対等を設けることは、コスト高や
装置の大型化（モジュールの厚肉化等。）を伴う。

【０００５】（２）測定対象面の曲率が小さい場合（例
えば、球面等）に、当該面に対してセンサモジュールを
密着させた状態で付設することが困難である。

【０００６】そこで、本発明は、局部的な温度や圧力の
検出装置について、低コスト化及び薄型化を図るととも
に、球面を含む曲面への付設を容易にすることを課題と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る装置は上記
した課題を解決するために、可撓性を有する基材と、該
基材上に形成された平行な電極群と、該電極群を被覆す
る感熱性材料又は感圧材料とによって構成された複数の
シート状部材を設けるとともに、これらのシート状部材
の基材のうち電極群が形成された面が互いに向かい合う
ように配置し、かつ、基材に直交する方向から見た場合
に、互いの電極群が直交関係を有するマトリックス配置
又は両者が所定の角度をもって交差した配置となるよう
に構成したものである。

【０００８】従って、本発明によれば、各シート状部材
における電極群同士が交差する多数の場所を温度又は圧
力の検出ポイントとして局部的な検出を行うことがで
き、しかも、可撓性を有する基材上に電極群を形成する
ことによって測定対象面の形状に合せた形状変形が可能
である。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１及び図２は本発明に係る装置
の基本構成の説明図である。

【００１０】装置１は、平面又は曲面に付設して当該面
上の局部的な温度又は圧力を検出するものであり、複数
のシート状部材、例えば、一対のシート状部材２、２′
を具備している。

【００１１】図２の概略的な断面図に示すように、各シ
ート状部材は、可撓性を有する基材３と、該基材３上に
形成された平行な電極群４と、該電極群４を被覆する感
熱性材料又は感圧（性）材料５とによって構成されてい
る。

【００１２】そして、シート状部材２、２′は、それら
の基材３のうち電極群４が形成された面が互いに向かい
合うように配置され、かつ、図３に実線で示すように、
基材３に直交する方向（つまり、電極形成面の法線方
向）から見た場合に、互いの電極群４が直交した関係を
有するマトリックス配置（あるは格子状配置）とされて
いる。つまり、一方のシート状部材２上の電極群４が行
電極群を形成し、他方のシート部材２′上の電極群４が
列電極を形成しており、「ｉ」、「ｊ」を整数変数とす
るとき第ｉ行第ｊ列の指定によって該当する交点位置付
近（図の「領域ＡＲ」参照。）での温度や圧力の検出を
行うことができる。

【００１３】尚、電極群の配置については、図３に破線
で示すように、電極群４′が互いに所定の角度（例え
ば、６０°）をもって交差した配置（斜交配置）とされ
ていても何等構わない。

【００１４】また、図１、図２に示す構成に限らず、シ
ート状部材の基材間に電極群及び感熱性又は感圧性の材
料を多層に亘って形成した構成を用いても良い。

【００１５】本発明に係る装置は、上記の構成を利用し
て平面又は曲面上での局部的な温度や圧力を検出するた
めの装置であり、以下では、先ず、温度検出用装置につ
いて説明する。

【００１６】図４はフィルム上に電極群を形成した一対
のシート状部材を組み合せて成る温度検出用装置の構成
例６を示したものであり、中央に行電極シート７を示す
とともに、その断面構造を左側に図示しており、行電極
シート７の右側に列電極シート８を示している。

【００１７】行電極シート７では、ポリエステル等のフ
ィルム９を基材としており、その上に互いに平行な電極
１０、１０、・・・が形成されている。これらの電極に
対する被覆材１１、１１、・・・としては、例えば、マ
ンガン（Ｍｎ）やニッケル（Ｎｉ）等を混合して作られ
る熱反応性の材料（サーミスタの構成材料）が用いられ
る。

【００１８】尚、列電極シート８については、行電極シ
ート７と全く同じ構造をしており、ただ電極の方向を上
記電極１０、１０、・・・に対して直交する方向に選ん
でいるだけである。

【００１９】図５はフィルム上に絶縁膜を形成した後
で、その上に電極群を形成した一対のシート状部材を組
み合せて成る温度検出用装置の構成例６Ａを示したもの
であり、中央に行電極シート７Ａを示すとともに、その
断面構造を左側に図示しており、行電極シート７Ａの右
側に列電極シート８Ａを示している。

【００２０】行電極シート７Ａの基材は、ポリエステル
等のフィルム９Ａ上に電気絶縁膜１２（例えば、絶縁性
のシリコーン、高分子ゲル等）を形成した構造を有して
おり、電極シート７Ａと８Ａとを互いに貼り合わせた後
では、基材からフィルム９Ａが除去されるようになって
いる。

【００２１】また、電気絶縁膜１２上に形成される電極
１０Ａ、１０Ａ、・・・は導電性ポリマーを用いて形成
され、これらの電極は、伸縮性を有する熱反応膜１１
Ａ、１１Ａ、・・・（例えば、マンガンやニッケル等を
混合して作った熱反応性の材料をシリコーンゴムに混入
した材料）によって被覆されている。

【００２２】尚、列電極シート８Ａについては、行電極
シート７Ａと全く同じ構造をしているのでその説明を省
略する。

【００２３】図４や図５に示す例では、電極群が感熱
（温）性材料の被覆によって分離された構成とされてい
るが、電極と電極との間及び感熱性材料や熱反応膜の隙
間に電気絶縁性のポリマーを設けた構成を用いても良
い。これは、熱を加えたときに電極や感熱性材料等の保
持を確実にするためである。

【００２４】図６は絶縁膜が電極同士の間及び熱反応膜
同士の間に介在された一対のシート状部材を組み合せて
成る温度検出用装置の構成例６Ｂを示したものであり、
中央に行電極シート７Ｂを示すとともに、その断面構造
を左側に図示しており、行電極シート７Ｂの右側に列電
極シート８Ｂを示している。

【００２５】行電極シート７Ｂにおいて、フィルム９Ａ
上に形成される電気絶縁膜１２Ａの上には導電性ポリマ
ー製の電極１０Ｂ、１０Ｂ、・・・が形成されており、
これらの間に電気絶縁膜１２Ｂが介在されることによっ
て各電極が絶縁分離されている。そして、電極のうち電
気絶縁膜１２Ａや１２Ｂで覆われていない方の面（図で
はフィルム９Ａに対して反対側の面）が、伸縮性を有す
る熱反応膜１１Ｂ、１１Ｂ、・・・によって各別に覆わ
れており、これらの間に電気絶縁膜１２Ｃが設けられて
いる。

【００２６】尚、列電極シート８Ｂについては、行電極
シート７Ｂと全く同じ構造をしているのでその説明を省
略する。

【００２７】上記した例では行電極シート及び列電極シ
ートのいずれについても電極群を覆う熱反応材料や熱反
応膜が設けられたが、電極群の被覆を一方の電極シート
にのみ行う構成を採用することによって厚みを薄くする
ことができる。つまり、互い対向するシート状部材のう
ち、一方のシート状部材に形成された電極群が感熱性材
料によって被覆され、他方のシート状部材に形成された
電極群は感熱性材料によって被覆されないように構成す
る。

【００２８】図７はそのような温度検出用装置の構成例
６Ｃを示したものであり、中央に行電極シート７Ｂを示
すとともに、その断面構造を左側に図示しており、行電
極シート７Ｂの右側に列電極シート８Ｃを示し、列電極
シート８Ｃの下方にその断面構造を示している。

【００２９】行電極シート７Ｂの構造については上記の
通りであり、電極群１０Ｂ、１０Ｂ、・・・の表面に伸
縮性の熱反応膜１１Ｂ、１１Ｂ、・・・が形成されてい
る。

【００３０】これに対して、列電極シート８Ｃは、ポリ
エステル等のフィルム９Ａ上に電気絶縁膜１２Ａが形成
された基材を有し、該電気絶縁膜１２Ａに電極１０Ｃ、
１０Ｃ、・・・が形成されている。そして、これらの電
極の間に電気絶縁膜１２Ｂ、１２Ｂ、・・・ が介在さ
れることで各電極の絶縁分離が施されている。

【００３１】各電極のうち、電気絶縁膜１２Ａや１２Ｂ
で覆われていない面が露出しており、これには熱反応材
料や熱反応膜による被覆が施されていない。

【００３２】つまり、行電極シート７Ｂと列電極シート
８Ｃとを組み合せたときには、行電極シート７Ｂ側の熱
反応膜１１Ｂが列電極シート８Ｃの各電極１０Ｃに密着
することによって、両シートの間で熱反応膜１１Ｂが兼
用される。

【００３３】また、上記の例では、熱反応材料や熱反応
膜を電極群の形成方向、つまり、行方向や列方向に沿っ
て連続的に形成したが、これらを電極群に対して部分的
に形成することも可能である。即ち、互い対向するシー
ト状部材のうち、基材に直交する方向から見たときに各
電極が交差する場所においてのみ、電極が熱反応膜によ
って被覆される構成を用いることができ、これによって
材料の削減を図ることができる。

【００３４】図８はそのような温度検出用装置の構成例
６Ｄを示したものであり、中央に行電極シート７Ｃを示
すとともに、その断面構造を左側に図示しており、行電
極シート７Ｃの右側に列電極シート８Ｃを示し、列電極
シート８Ｃの下方にその断面構造を示している。

【００３５】行電極シート７Ｃでは、中央の図から分か
るように、電極１０Ｂ、１０Ｂ、・・・を覆う伸縮性の
熱反応膜１１Ｃ、１１Ｃ、・・・が互いに分離して配置
されている。つまり、ポリエステル等のフィルム９Ａ上
に電気絶縁膜１２Ａが形成され、これに電極１０Ｂ、１
０Ｂ、・・・が形成されており、各電極がこれらの間に
介在する電気絶縁膜１２Ｂによって分離されている。そ
して、各電極のうち電気絶縁膜１２Ａや１２Ｂで覆われ
ていない面には伸縮性の熱反応膜１１Ｃが形成されてい
るが、各熱反応膜１１Ｃはシートに直交する方向から見
てほぼ四角形の形状を有しており、それらが電気絶縁膜
１２Ｃによって仕切られた構造となっている。

【００３６】また、他方の列電極シート８Ｃについて
は、上記したように電極１０Ｃに対する熱反応膜の被覆
が施されていない。

【００３７】よって、行電極シート７Ｃと列電極シート
８Ｃとを組み合せたときには、行電極シート７Ｃにおい
て電気絶縁膜１２Ｃで分離された各熱反応膜１１Ｃが列
電極シート８Ｃの各電極１０Ｃに密着することによっ
て、当該熱反応膜１１Ｃを両シートの間で兼用した構成
となる。

【００３８】しかして、上記した温度検出用装置６、６
Ａ乃至６Ｄを使用する際には、基材を構成するフィルム
又は電気絶縁膜を、計測対象物（熱の発生源等）に接触
させて当該対象物の面形状に合せてシート状部材（行電
極シート及び列電極シート）を変形させ、測定面に密着
させて取り付ける。そして、行電極シート及び列電極シ
ートのうちの所望の電極、つまり、整数変数ｉ、ｊにつ
いて第ｉ行第ｊ列に相当する電極（行電極シートのｉ番
目の電極及び列電極シートのｊ番目の電極）を選択する
ことによって、電極の交点付近における温度に応じた熱
反応材料又は熱反応膜の電気抵抗値の変化を検出するこ
とができる。即ち、行電極シートにおけるｉ番目の電極
と列電極シートにおけるｊ番目の電極との間の抵抗値Ｒ
がその場所での温度Ｔの関数となるので、抵抗値Ｒの検
出から逆に温度Ｔに係る情報を得ることができる。この
ようにして第ｉ行第ｊ列の検出データについてのマトリ
ックス処理によって所望の位置での局部的な温度や対象
範囲を特定した温度分布データを取得することができる
（例えば、１≦ｉ≦Ｎ、１≦ｊ≦Ｍとすると、温度デー
タとしてＮ行Ｍ列の行列が得られるが、そのうちの特定
の範囲を選択して平均温度や分散、偏差等を算出するこ
とができる。）。

【００３９】尚、電極群に対して被覆される熱反応材料
又は熱反応膜は面的な広がりを有するため、局部的な温
度検出といっても数学的に厳密な意味での「点」におけ
る温度検出を意味する訳ではない。そこで、基材に直交
する方向から見たときに各シート状部材の電極が交差す
るそれぞれの点を中心とした多数の六角形状領域（セ
ル）によって温度検出領域を構成する。これによって、
例えば、人体の表面のように、一般に不定曲面あるいは
自由曲面とされる対象面に装置を取り付ける場合におい
て、これに伴う電極の伸びが各六角形状領域によってそ
れぞれ均等に分散して吸収されることで、検出の偏りや
検出誤差が生じるのを防ぐことができる。

【００４０】図９はその領域区分の仕方を概念的に示し
たものであり、「１」乃至「５」の数字を付して示す横
線ｈｌ、ｈｌ、・・・が行電極シートにおける各電極
（行電極）を表しており、また、「Ａ」乃至「Ｉ」の記
号を付して示す縦線ｖｌ、ｖｌ、・・・が列電極シート
における各電極（列電極）を表している。

【００４１】図中に破線で示す六角形状領域ｋ、ｋ、・
・・が温度検出領域をそれぞれ示しており、行電極と列
電極とのマトリックス配置において、各格子点が六角形
領域ｋをそれぞれ代表する検出ポイントとされる。例え
ば、図９（Ａ）において「１」乃至「３」の数字を付し
た行電極と「Ｂ」乃至「Ｄ」の記号を付した列電極とに
よって囲まれた範囲内に位置する六角形状領域について
は、その中心に位置する「２」行「Ｃ」列の検出ポイン
トが当該領域を代表する。

【００４２】尚、図９（Ａ）では「１」、「３」、
「５」の行電極と「Ｂ」、「Ｄ」、「Ｆ」、「Ｈ」の列
電極との交点位置や、「２」、「４」の行電極と
「Ａ」、「Ｃ」、「Ｅ」、「Ｇ」、「Ｉ」の列電極との
交点位置を中心とする六角形状領域を例示しているが、
破線で示す六角形状領域を行方向又は列方向に単位ピッ
チ分ずらしてみれば容易に分かるように（図９（Ｂ）参
照。）、「１」、「３」、「５」の行電極と「Ａ」、
「Ｃ」、「Ｅ」、「Ｇ」、「Ｉ」の列電極との交点位置
や、「２」、「４」の行電極と「Ｂ」、「Ｄ」、
「Ｆ」、「Ｈ」の列電極との交点位置を中心とする六角
形状領域が同時に構成されており、各交点がそれぞれの
領域を代表している。

【００４３】次に、圧力検出用装置について説明する。

【００４４】この装置においても複数のシート状部材を
具備しており、これらが、可撓性を有する基材と、該基
材上に形成された平行な電極群を有する点において上記
した温度検出用装置６と変わりないが、電極群を被覆す
る材料として感圧材料が用いられている点で相違する
（図４において基本的には、感熱性材料を感圧材料に置
換すれば良い。）。

【００４５】例えば、導電性ポリマーを用いて形成され
た電極群は、伸縮性を有する感圧性の導電性ゴム又は圧
電材料によって被覆される。

【００４６】導電性ゴムとしては、ゴム中に金属粉や炭
素繊維等の導電性物質を分散させた感圧導電ゴムが挙げ
られる。また、圧電材料としては、圧電性の高分子材料
（フッ化ビニリデン等）、比誘電率ポリマーが挙げられ
る。

【００４７】尚、図５において熱反応膜を感圧材料に置
換した構成を有する圧力検出用装置では、基材がフィル
ム上に電気絶縁膜を形成した構造を有しており、複数の
シート状部材を互いに貼り合わせ後で、基材からフィル
ムが除去される。

【００４８】また、電極と電極との間及び感圧材料の隙
間に電気絶縁性のポリマーを設けた構成を用いることが
でき、これによって、圧力を加えた場合の電極や感圧材
料の保持が確実なものとなる。

【００４９】図１０はそのような圧力検出用装置の構成
例１３を示すものであり、中央に行電極シート１４を示
すとともに、その断面構造を左側に図示しており、行電
極シート１４の右側に列電極シート１５を示している。

【００５０】行電極シート１４において、ポリエステル
等のフィルム１６上に形成される電気絶縁膜１７Ａの上
には導電性ポリマー製の電極１８、１８、・・・が形成
されている。そして、これらの電極の間には電気絶縁膜
１７Ｂが介在されることによって各電極が絶縁分離され
ている。そして、各電極１８のうち電気絶縁膜１７Ａや
１７Ｂで覆われていない方の面が、伸縮性を有する感圧
膜１９、１９、・・・によって各別に覆われており、こ
れらの間に電気絶縁膜１７Ｃ、１７Ｃ、・・・が設けら
れている。

【００５１】尚、列電極シート１５については、行電極
シート１４と全く同じ構造をしているのでその説明を省
略する。

【００５２】圧力検出用装置においても、これを構成す
るシート状部材のうち、一方のシート状部材に形成され
た電極群が感圧材料によって被覆され、他方のシート状
部材に形成された電極群は感圧材料によって被覆されな
いように構成することができる。

【００５３】つまり、図７において熱反応膜１１Ｂを感
圧材料によって置換した構成とすれば、行電極シート上
の電極に対してのみ感圧材料による被覆が施され、列電
極シート上の電極に対しては感圧材料による被覆が施さ
れない。これによって行電極シートと列電極シートとの
間で感圧材料（比誘電率ポリマー等）を共用し、薄形化
が可能となる。

【００５４】また、互い対向するシート状部材のうち、
基材に直交する方向から見たときに各電極が交差する場
所においてのみ、電極が感圧材料によって被覆されてい
る構成を採用する場合には、図８において熱反応膜１１
Ｃを感圧材料によって置換した構成とすれば、各電極に
対して感圧材料による部分的な被覆が可能となる。これ
によって、感圧材料の削減を図るとともに、交差する場
所の周辺に位置する感圧材料（特に誘電材料）が当該場
所に対して浮遊静電容量として及ぼす影響をできるだけ
排除し、交差場所における等価静電容量のバラツキを低
減することができる。

【００５５】そして、図９で説明したように、基材に直
交する方向から見たときに各シート状部材の電極が交差
するそれぞれの点を中心とした多数の六角形状領域によ
って圧力検出領域が構成される場合には、上記したよう
に不定曲面や自由曲面の対象面に対する装置を取り付け
において、電極の伸びを各六角形状領域によって均等に
配分し、検出の偏りや検出誤差の増大を防ぐことができ
る。

【００５６】しかして、上記した圧力検出用装置を使用
する際には、基材を構成するフィルム又は電気絶縁膜
を、計測対象物（圧力源等）に接触させて当該対象物の
面形状に合せてシート状部材（行電極シート及び列電極
シート）を変形させ、測定面に密着させて取り付ける。
そして、行電極シート及び列電極シートのうちの所望の
電極、つまり、整数変数ｉ、ｊについて第ｉ行第ｊ列に
相当する電極（行電極シートのｉ番目の電極及び列電極
シートのｊ番目の電極）を選択する。該電極の交点付近
における圧力に応じて感圧材料が圧迫されると、その静
電容量の変化を検出することができる。即ち、行電極シ
ートにおけるｉ番目の電極と列電極シートにおけるｊ番
目の電極との間にコンデンサが形成され、その等価静電
容量値Ｃがその場所での圧力Ｐの関数となるので、等価
静電容量値Ｃから逆算して圧力Ｐに係る情報を得ること
ができる。このようにして第ｉ行第ｊ列の検出データに
ついてのマトリックス処理によって所望の位置での局部
的な圧力や対象範囲を特定した圧力分布データを取得す
ることができる。

【００５７】尚、上記の説明では温度検出用装置と圧力
検出用装置を別個に作成した例を示したが、温度検出及
び圧力検出の両者を行える装置を作成することができ
る。

【００５８】図１１はそのような装置の断面構造を例示
したものであり、基材２０と基材２０′との間に複数の
層が挟まれた多層構造となっている。

【００５９】例えば、図の大円内に拡大して示すよう
に、Ａ１層はフィルム等の基材２０上に形成された絶縁
膜２１によって形成されており、その右隣のＡ２層に
は、導電性ポリマー製の電極２２及びその分離用の絶縁
膜２３が含まれる。そして、Ａ２層の右隣のＡ３層に
は、電極２２を被覆する感熱性材料又は感圧材料の形成
部分２４及びその分離用の絶縁膜２５が含まれており、
さらにその右隣にはＡ２層、Ａ１層がこの順番で繰り返
される。つまり、基材２０、２０′に対して直交する方
向において、Ａ１、Ａ２、Ａ３（感熱性材料又は感圧材
料のいずれかの層を含む）、Ａ２、Ａ１という層パター
ン（図では、パターンＸの２回以上の繰り返しを意味す
る記号、「（Ｘ）+＝ＸＸ・・・」を用いて、当該層パ
ターンを「（Ａ１Ａ２Ａ３Ａ２）+Ａ１」と表記してい
る。）が繰り返し現れる。

【００６０】例えば、基材２０と基材２０′との間に、
上記層パーンの繰り返しが２回含まれている場合、つま
り、層パターン「Ａ１Ａ２Ａ３Ａ２Ａ１Ａ２Ａ３Ａ２Ａ
１」が含まれている場合には、２つのＡ３層のうちの一
方の層には感熱性材料が含まれ、他方の層には感圧材料
が含まれる。上記層パーンが３回以上に亘って繰り返さ
れる一般の場合には、そのうちのあるＡ３層には感熱性
材料が含まれ、これとは別のＡ３層には感圧材料が含ま
れる。

【００６１】尚、基材２０や２０′に近い方のＡ２層を
感熱性材料の層とすることが熱伝導に係る検出感度の観
点から好ましい。

【００６２】また、図１１の例ではＡ２層と次のＡ２層
との間に絶縁膜２１だけのＡ１層が介在されているが、
図１２に示すように、この層をなくす（基材２０、２
０′に隣接する層としてのみ形成する。）とともにＡ２
層の共通化によって、簡易かつ薄い構成を用いることが
できる。つまり、この場合には、基材２０に対してＡ１
層が形成され、図の右方に沿ってＡ２層、Ａ３層（感熱
性材料又は感圧材料のいずれかの層を含む）が交互に繰
り返されるパターン（図では、上記した記号を使って、
これを「Ａ１（Ａ２Ａ３）+Ａ１」と表記している。）
を経た後、Ａ１層、基材２０′が配置された構造とな
る。

【００６３】例えば、基材２０と基材２０′との間に、
上記層パーンの繰り返しが２回含まれている場合、つま
り、層パターン「Ａ１Ａ２Ａ３Ａ２Ａ３Ａ２Ａ１」が含
まれている場合には、２つのＡ３層のうちの一方の層に
は感熱性材料が含まれ、他方の層には感圧材料が含まれ
る。上記層パーンが３回以上に亘って繰り返される一般
の場合には、そのうちのあるＡ３層には感熱性材料が含
まれ、これとは別のＡ３層には感圧材料が含まれる。

【００６４】また、図１１や図１２では説明及び図示の
便宜上、Ａ２層に含まれる電極の形成方向が常に同じで
あるとしているが、上記したように電極の形成方向は、
例えば、基材２０、２０′に直交する方向からみて格子
状に延びるマトリックス配置とされるので、Ａ３層を挟
んで互いに反対側に隣接する層Ａ２、Ａ２内に形成され
る電極の形成方向が互いに直交関係となる（つまり、一
方の層内の電極が行電極となり、他方の層内の電極を列
電極となる。）。

【００６５】さらに、Ａ３層として感熱性材料又は感圧
材料以外の他の物理的性質をもった材料を用いて形成さ
れる層を含めても良い。

【００６６】このように基材と基材との間に、電極群及
びその被覆材である感熱性材料又は感圧材料を含む複数
の層を積層して挟み込んだサンドイッチ構造を用いるこ
とによって、測定対象面における局部的な温度及び圧力
の検出が可能となる。

【００６７】以上に説明した温度や圧力の検出用装置の
用途については、例えば、モーションキャプチャーや電
気刺激を利用した力触覚呈示装置等が挙げられる。前者
は、対象者や対象物の運動・活動状態をコンピュータ上
のデータとして取得するための装置であり、例えば、対
象者の手や体の関節部又は体全体に上記した装置を、グ
ローブやボディスーツ等の形態でもって取り付けて人体
の活動に伴う温度や圧力の変化を捉えることができる。
また、後者は、人体の筋肉の配置を測定して、その配置
状態に基づいて筋肉に電気刺激を与える場所を特定し、
骨格運動に応じた力触覚を得るための装置（装置使用者
は、例えば、視覚上にのみ認識される仮想物体を捕まえ
たときに、あたかも実物を掴んだかのような感覚を得る
ことができる。）であり、手や体の関節部又は体全体に
上記した装置を取り付けて圧力や温度の検出を行うこと
によって筋肉配置についての情報を得ることができる。

【００６８】尚、これらの装置は、コンピュータ技術を
利用して仮想現実感を追求する過程で生まれたものであ
るが、本発明はこれに限らず、義肢あるいはロボットハ
ンド用のセンサ、着座検知用センサ等、医療分野や産業
機械等を含む幅広い分野に亘って利用することができ
る。

【００６９】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、請求項１や請求項１０に係る発明によれば、各シー
ト状部材における電極群同士が交差する多数の場所を温
度又は圧力の検出ポイントとして局部的な検出を行うこ
とができるので、多数の独立したセンサをモジュールに
対して個々に付設する必要がなくなり、これによって、
コストの低減及び装置の小型・薄型化を図ることができ
る。また、可撓性を有する基材上に電極群を形成するこ
とで、測定対象面の形状に合せて形状を自在に変形させ
ることができるので、測定対象面の曲率が小さい場合で
も、当該面に対して装置を密着させた状態で局部的な温
度検出や圧力検出を行うことができる。

【００７０】請求項２や請求項１１に係る発明によれ
ば、伸縮性を有する熱反応膜又は感圧性の導電性ゴム若
しくは圧電材料によって導電性ポリマー製の電極群を被
覆するとともに、フィルム上に電気絶縁膜を形成した基
材を用いた構造を有し、複数のシート状部材を互いに貼
り合わせ後で、基材からフィルムを除去することによっ
て、構成の簡単化及び装置の薄型化・軽量化を図り、形
状変形をし易くして装置の取り付けを容易なものにする
ことができる。

【００７１】請求項３や請求項１２に係る発明によれ
ば、電極と電極との間及び熱反応膜若しくは感圧材料の
隙間に電気絶縁性のポリマーを設けることによって、加
熱又は加圧時における電極及び熱反応膜の保持を確実に
することができる。

【００７２】請求項４、５、１３、１４に係る発明によ
れば、電極群の被覆用に片方のシート状部材に設けられ
た感熱性材料又は感圧材料を、他方のシート状部材の電
極群との間で共用することによって、材料の削減及び装
置の薄型化を図ることができる。

【００７３】請求項６、７、１５、１６に係る発明によ
れば、電極を被覆する材料の削減や、電極群の交差場所
に対する周辺材料からの電気的な影響（静電容量結合
等）を低減することができる。

【００７４】請求項８、９、１７、１８に係る発明によ
れば、対象面への装置の取り付けに伴う電極の伸びを、
六角形状領域によって均等に分散させることができ、検
出対象面に対する取り付けの自由度を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る装置の基本構成を示す図である。

【図２】装置の断面構造を示す概略図である。

【図３】電極配置についての説明図である。

【図４】図５乃至図９とともに本発明に係る温度検出用
装置の構成例を示すものであり、本図は、フィルム上に
電極群を形成した一対のシート状部材を組み合せた装置
構成を示す図である。

【図５】フィル上に絶縁膜を形成した後で、その上に電
極群を形成した一対のシート状部材を組み合せた装置構
成を示す図である。

【図６】絶縁膜が電極同士の間及び熱反応膜同士の間に
介在された一対のシート状部材を組み合せた装置構成を
示す図である。

【図７】一対のシート状部材のうち、片方のシート状部
材に形成された電極群が感熱性材料によって被覆されな
いように構成した例を示す図である。

【図８】一対のシートシート状部材のうち、片方のシー
ト状部材には電極の交差場所付近にのみ、反応膜による
被覆が施されるように構成した例を示す図である。

【図９】多数の六角形状領域によって温度検出領域を構
成する場合の区分についての説明図である。

【図１０】本発明に係る圧力検出用装置の構成例を示す
図である。

【図１１】圧力及び温度の検出を行うための多層構造を
有する装置例の説明図である。

【図１２】図１１の構成を簡単化した構成例を示す説明
図である。

【符号の説明】

１…温度検出用装置又は圧力検出用装置、２、２′…シ
ート状部材、３…基材、４、４′…電極群、５…感熱性
材料又は感圧材料

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面又は曲面に付設して当該面上の局部
   的な温度を検出するための温度検出用装置において、 （イ）可撓性を有する基材と、該基材上に形成された平
   行な電極群と、該電極群を被覆する感熱性材料とによっ
   て構成された複数のシート状部材を具備していること、 （ロ）上記シート状部材は、それらの基材のうち電極群
   が形成された面が互いに向かい合うように配置され、か
   つ、基材に直交する方向から見た場合に、互いの電極群
   が直交関係を有するマトリックス配置又は両者が所定の
   角度をもって交差した配置とされていること、 を特徴とする温度検出用装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した温度検出用装置にお
   いて、 （イ）電極群が導電性ポリマーを用いて形成されるこ
   と、 （ロ）上記電極群が伸縮性を有する熱反応膜によって被
   覆されること、 （ハ）基材がフィルム上に電気絶縁膜を形成した構造を
   有し、複数のシート状部材を互いに貼り合わせ後では、
   基材からフィルムが除去されること、 を特徴とする温度検出用装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載した温度検出用装置にお
   いて、 電極と電極との間及び熱反応膜の隙間に電気絶縁性のポ
   リマーを設けたことを特徴とする温度検出用装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載した温度検出用装置にお
   いて、 互い対向するシート状部材のうち、一方のシート状部材
   に形成された電極群が感熱性材料によって被覆され、他
   方のシート状部材に形成された電極群は感熱性材料によ
   って被覆されていないことを特徴とする温度検出用装
   置。
5. 【請求項５】 請求項２に記載した温度検出用装置にお
   いて、 互い対向するシート状部材のうち、一方のシート状部材
   に形成された電極群が熱反応膜によって被覆され、他方
   のシート状部材に形成された電極群は熱反応膜によって
   被覆されていないことを特徴とする温度検出用装置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載した温度検出用装置にお
   いて、 互い対向するシート状部材のうち、基材に直交する方向
   から見たときに各電極が交差する場所においてのみ、電
   極が感熱性材料によって被覆されていることを特徴とす
   る温度検出用装置。
7. 【請求項７】 請求項２に記載した温度検出用装置にお
   いて、 互い対向するシート状部材のうち、基材に直交する方向
   から見たときに各電極が交差する場所においてのみ、電
   極が熱反応膜によって被覆されていることを特徴とする
   温度検出用装置。
8. 【請求項８】 請求項１に記載した温度検出用装置にお
   いて、 基材に直交する方向から見たときに各シート状部材の電
   極が交差するそれぞれの点を中心とした多数の六角形状
   領域によって温度検出領域が構成されていることを特徴
   とする温度検出用装置。
9. 【請求項９】 請求項２に記載した温度検出用装置にお
   いて、 基材に直交する方向から見たときに各シート状部材の電
   極が交差するそれぞれの点を中心とした多数の六角形状
   領域によって温度検出領域が構成されていることを特徴
   とする温度検出用装置。
10. 【請求項１０】 平面又は曲面に付設して当該面上の局
    部的な圧力を検出するための圧力検出用装置において、 （イ）可撓性を有する基材と、該基材上に形成された平
    行な電極群と、該電極群を被覆する感圧材料とによって
    構成された複数のシート状部材を具備していること、 （ロ）上記シート状部材は、それらの基材のうち電極群
    が形成された面が互いに向かい合うように配置され、か
    つ、基材に直交する方向から見た場合に、互いの電極群
    が直交関係を有するマトリックス配置又は両者が所定の
    角度をもって交差した配置とされていること、 を特徴とする圧力検出用装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載した圧力検出用装置
    において、 （イ）電極群が導電性ポリマーを用いて形成されるこ
    と、 （ロ）上記電極群が伸縮性を有する感圧性の導電性ゴム
    又は圧電材料によって被覆されること、 （ハ）基材がフィルム上に電気絶縁膜を形成した構造を
    有し、複数のシート状部材を互いに貼り合わせ後では、
    基材からフィルムが除去されること、 を特徴とする圧力検出用装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載した圧力検出用装置
    において、 電極と電極との間及び感圧材料の隙間に電気絶縁性のポ
    リマーを設けたことを特徴とする圧力検出用装置。
13. 【請求項１３】 請求項１０に記載した圧力検出用装置
    において、 互い対向するシート状部材のうち、一方のシート状部材
    に形成された電極群が感圧材料によって被覆され、他方
    のシート状部材に形成された電極群は感圧材料によって
    被覆されていないことを特徴とする圧力検出用装置。
14. 【請求項１４】 請求項１１に記載した圧力検出用装置
    において、 互い対向するシート状部材のうち、一方のシート状部材
    に形成された電極群が感圧性の導電性ゴム又は圧電材料
    によって被覆され、他方のシート状部材に形成された電
    極群は感圧性の導電性ゴム又は圧電材料によって被覆さ
    れていないことを特徴とする圧力検出用装置。
15. 【請求項１５】 請求項１０に記載した圧力検出用装置
    において、 互い対向するシート状部材のうち、基材に直交する方向
    から見たときに各電極が交差する場所においてのみ、電
    極が感圧材料によって被覆されていることを特徴とする
    圧力検出用装置。
16. 【請求項１６】 請求項１１に記載した圧力検出用装置
    において、 互い対向するシート状部材のうち、基材に直交する方向
    から見たときに各電極が交差する場所においてのみ、電
    極が感圧性の導電性ゴム又は圧電材料によってによって
    被覆されていることを特徴とする圧力検出用装置。
17. 【請求項１７】 請求項１０に記載した圧力検出用装置
    において、 基材に直交する方向から見たときに各シート状部材の電
    極が交差するそれぞれの点を中心とした多数の六角形状
    領域によって圧力検出領域が構成されていることを特徴
    とする圧力検出用装置。
18. 【請求項１８】 請求項１１に記載した圧力検出用装置
    において、 基材に直交する方向から見たときに各シート状部材の電
    極が交差するそれぞれの点を中心とした多数の六角形状
    領域によって圧力検出領域が構成されていることを特徴
    とする圧力検出用装置。