(57)【要約】【課題】従来の可撓性感圧素子は、外部からの圧力に対して等方的な感度を有していたため、検知したい方向以外の圧力や信号をノイズとして拾うことがあり、ノイズを除くための信号処理が複雑になるという課題を有していた。【解決手段】保護層１３、芯電極１４、外側電極１２、可撓性感圧体１１からなるケーブル状の可撓性感圧素子において、図１（ｂ）のケーブル長手方向に垂直な断面の自発分極Ｐｐに異方性を持たせることにより、この異方性を有する自発分極Ｐｐのために、感圧方向Ｆにおいて選択的な電荷発生と、それに対応する電圧が発生する。この結果、感圧方向に加えられた圧力、振動を低ノイズで検知することが可能になり、優れた感度が実現される。【選択図】図１
2006349396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯電極と、その周囲に設けられた自発分極を有する可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体の外周に設けた外側電極とからなるケーブル状の可撓性感圧素子であって、前記ケーブル長手方向に垂直な断面における構造的異方性を有することにより、前記感圧素子の感圧方向に加えられる圧力を選択的に検知する感度異方性可撓性感圧素子。
【請求項２】
前記構造的異方性が、自発分極の異方性により構成されている請求項１記載の感度異方性可撓性感圧素子。
【請求項３】
前記自発分極の異方性が、ケーブル長手方向に垂直な断面の自発分極が、前記断面の中心を通り感圧方向に垂直な直線に対して反対称に形成され、かつ前記断面の中心を通り感圧方向に平行な直線に対して対称に形成されて構成されている請求項２記載の感度異方性可撓性感圧素子。
【請求項４】
前記構造的異方性が、芯電極の位置の異方性により構成されている請求項１から３のいずれか１項記載の感度異方性可撓性感圧素子。
【請求項５】
前記外側電極に接して外側電極を含み外側電極よりも内側の部分を保護する保護層を有する異方的可撓性感圧素子であって、前記構造的異方性が、前記保護層の異方性により構成されている請求項１から４のいずれか１項記載の異方的可撓性感圧素子。
【請求項６】
前記保護層の異方性が、感圧方向に対応する保護層の厚みが薄くなっていることで構成されている請求項５記載の可撓性感圧素子。
【請求項７】
前記構造的異方性が、可撓性感圧体の異方性により構成される請求項１から６のいずれか１項記載の可撓性感圧素子。
【請求項８】
前記可撓性感圧体の異方性が、感圧方向において可撓性感圧体の厚みが薄くなっていることで構成される請求項７項記載の異方的可撓性感圧素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
可撓性を有する感圧体を用い外部からの圧力を検出する可撓性感圧素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来知られている可撓性感圧素子として図８（例えば、特許文献１参照）に示すようなケーブル状のものが知られて入る。図８のうち（ａ）はケーブルの長手方向の断面を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線位置での断面を示している。具体的には、中心には芯電極４、その周りに可撓性感圧体１、さらにその外側に、順に外側電極５、保護層３が形成されている。図８では、可撓性感圧体１内の自発分極の方向は示していないが、通常、芯電極４と外側電極５の間に高電界を印加して自発分極を形成するために、芯電極２から外側電極５の向きに放射状に自発分極が形成される。
【０００３】
図８の可撓性感圧体１には、合成ゴムや合成樹脂の中にチタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛等のセラミック圧電体粉末を添加した複合体が用いられる。芯電極４は、金属等の導電体を線状とした線状導電材が用いられる。また、外側電極５は可撓性感圧体１の表面に銀系ゴム塗料などの導電塗料を塗着したものが用いられている。圧力の検知は、圧力の印加による歪に起因して発生する電荷から生じる電圧を測定することにより行われる。また、（ｂ）の断面図から明らかなように、等方的な構造をしているために、全ての感圧方向Ｆに対して等しい感度を有している。
【０００４】
尚、本明細書の圧力とは動的圧力を指す。動的圧力とは、圧力測定時に感圧素子の外部から印加されることにより、速度変化を伴いつつ感圧素子に動的歪を生じさせ、電圧を生じさせる圧力である。言い換えれば、加速度を伴う変位を指すものである。これに対し、圧力測定前に外部から印加されており、既に感圧素子を静的に歪ませている圧力は、静的圧力と言うこととし、上述の動的圧力とは区別する。静的圧力は、感圧素子に動的な歪を生じさせず、電圧も生じさせない。このため、圧電体を利用した電圧変化を測定する感圧素子では検出されない力である。
【特許文献１】特開昭６２−２３００７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の感圧素子は、圧力センサや振動センサとして用いる場合、これらを検出する感度に異方性がないために、検出したい圧力や振動とは異なる方向から加わる圧力、振動をノイズとして検出してしまう。このため、これらのノイズを除くために、例えば特定の周波数成分を除くノイズフィルタによる処理等、新たな信号処理が複雑化するおそれがあり、より微小な圧力や振動を検出するのには不利であった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、感度異方性を有しノイズレベルの低い優れた感度の可撓性感圧素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の感度異方性可撓性感圧素子は、ケーブル長手方向に垂直な断面における構造的異方性を有することで構成される。
【０００８】
この構成により、外部から圧力、振動が印加された方向により、可撓性感圧体に生じる自発分極の変化、発生する電荷、発生電圧に差異が生じる。この結果、一定の感圧方向に
対して検出する電圧が高くなり、感度異方性が実現される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の感度異方性可撓性感圧素子は、一定の方向からの圧力、振動を選択的に検出することが可能であり、低ノイズで優れた感度を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、芯電極と、その周囲に設けられ自発分極を有する可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体の外周に設けた外側電極とからなるケーブル状の可撓性感圧素子であって、前記ケーブル長手方向に垂直な断面における構造的異方性を有することで構成される。この構成により、外部から圧力、振動が印加された方向により、可撓性感圧体に生じる歪、発生する電荷に差異が生じるために検出する電圧にも差異が生じる。この結果、一定の感圧方向に対して発生電圧が高くなり、感度異方性が実現されることで、低ノイズで優れた感度が実現できる。
【００１１】
第２の発明は、特に第１の発明において、構造的異方性が、自発分極の異方性により構成される。この構成により、外部からの圧力印可時の自発分極の変化に起因する電荷発生、電圧発生にも異方性が生じ、一定の感圧方向に対して発生電圧が高くなる感度異方性が実現され、低ノイズで優れた感度が実現できる。
【００１２】
第３の発明は、特に第２の発明において、ケーブルの長手方向に垂直な断面の自発分極が、前記断面の中心を通り感圧方向に垂直な直線に対して反対称に形成され、かつ前記断面の中心を通り感圧方向に平行な直線に対して対称に形成されている構成を有するものである。この構成により、感圧方向に垂直な方向な方向の自発分極の変化は相殺されて、感圧方向に平行な自発分極の変化に対応する電荷発生と発生電圧が選択的に検出される。この結果、一定の感圧方向に対して発生電圧が高くなり、感度異方性が実現され、低ノイズで優れた感度が実現できる。
【００１３】
第４の発明は、特に第１から第３のいずれかの発明において、前記構造的異方性が、芯電極の異方性により構成される。この構成により、前記の異方性に対応して前記可撓性感圧体の芯電極側表面に発生する電荷に異方性が生じる。この結果、発生電圧に異方性が生じて感度異方性が実現され、低ノイズで優れた感度が実現できる。
【００１４】
第５の発明は、特に第１から第５の発明のいずれかにおいて、前記外側電極に接して外側電極を含む外側電極よりも内側の部分を保護する保護層を有し、前記構造的異方性が、前記保護層の異方性により構成される。この構成により、外部からの圧力印可時の自発分極の変化に起因する電荷発生、電圧発生にも異方性が生じ、一定の感圧方向に対して発生電圧が高くなり、感度異方性が実現され、低ノイズで優れた感度が実現できる。
【００１５】
第６の発明は、特に第６の発明において、前記保護層の異方性が、感圧方向に対応する保護層の厚みが薄くなっていることで構成される。外部から圧力が加えられた場合に、保護層の厚みが薄い方が効率的に芯電極付近の可撓性感圧体の自発分極に変化が生じる。この結果、一定の感圧方向に対して発生電圧が高くなり、感度異方性が実現され、低ノイズで優れた感度が実現できる。
【００１６】
第７の発明は、特に第１から第７のいずれかの発明において、前記構造的異方性が、可撓性感圧体の異方性により構成される。この可撓性感圧体の異方性により、外部からの圧力印可時の自発分極の変化に起因する電荷発生、電圧発生にも異方性が生じる。この結果、一定の感圧方向に対して発生電圧が高くなる感度異方性が実現され、低ノイズで優れた感度が実現できる。
【００１７】
第８の発明は、特に第８の発明において、前記可撓性感圧体の異方性が、感圧方向において可撓性感圧体の厚みが薄くなっていることで構成される。外部から圧力が加えられた場合に、可撓性感圧体の厚みが薄い方が効率的に芯電極付近の可撓性感圧体の自発分極の変化が生じる。この結果、一定の感圧方向に対して発生電圧が高くなる感度異方性が実現され、低ノイズで優れた感度が実現できる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における可撓性感圧素子の断面図である。図１のうち（ａ）は、ケーブル状に構成された素子の長手方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線位置での断面図である。
【００２０】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、可撓性感圧素子は、芯電極１４の周りに、可撓性感圧体１１が設けられ、その外側に、外側電極１２が設けられてケーブル状に構成されている。Ｐｐは、可撓性感圧体１１中に形成された自発分極を表している。また、Ｆは、感圧方向を表す。ここで感圧方向とは、この素子において選択的に検出される圧力の方向を指すものとする。
【００２１】
可撓性感圧体１１は、合成ゴムや合成樹脂の中にセラミック圧電体粉末が分散されて構成される。合成ゴムや合成樹脂としては、塩化ビニル等の熱可塑性樹脂、塩素化ポリエチレン等の熱可塑性エラストマー、ＥＰＤＭ等の加硫ゴム等が用いられる。また、セラミック圧電体としては、チタン酸鉛、ジルコン鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマス・ナトリウム、ニオブ酸アルカリ等のペロブスカイト構造を有する化合物、ビスマス層状構造を有する化合物、タングステンブロンズ構造を有する化合物等圧電性を発現するセラミック材料が用いられる。
【００２２】
保護層１３は、可撓性感圧体１１に用いられる合成ゴムや合成樹脂が用いられ、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、加硫ゴムの少なくとも一種が用いられるが、磨耗や電荷の漏れが低減されていれば特に必要ではない。
【００２３】
外側電極１２としては、Ｃ，Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、ステンレス等の線材あるいは線材を圧延して平たいテープ状にしたもの等が用いられる。あるいは前記テープ状の高分子フィルムに前記金属線材あるいは線材をテープ状にしたものをラミネートしたものを用いれば、より可撓性の高い外側電極が得られる。
【００２４】
芯電極１４としては、外側電極１２で用いられる単数、複数の金属細線、複数のポリエステル等の繊維に前記金属線を巻いたもの等が用いられる。
【００２５】
また、可撓性感圧体１１、保護層１３、外側電極１２に関しては、以下の実施の形態でも同様のものが適用可能である。
【００２６】
次に、上記のケーブル状の可撓性感圧素子の製造方法に関して、一般的な例を説明する。
【００２７】
まず、セラミック圧電体粉末と、合成ゴムや合成樹脂子としての熱可塑性エラストマーとを、混練して複合体とする。次に、押し出し機を用いて、この複合体を芯電極１４と共に押し出すことにより、芯電極１４を中心にして、周囲に上記の複合体よりなる可撓性感
圧体１１が形成されたケーブルを得る。さらにケーブルの周囲を覆う分極用電極を用意し、この外部電極とケーブル中の芯電極１４との間に電界を印加することにより、芯電極から放射状に電界が形成され、対応する向きにセラミック圧電体中の自発分極が形成される。さらに、分極用電極を取り外した後、上記ケーブルの周りにテープ状の金属線材、テープ状金属、あるいはテープ状金属とテープ状高分子とがラミネートされたテープを巻き付けることにより、外側電極１２を形成する。次に、この外側電極１２が形成されたケーブルを中心にして、押し出し機により、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、加硫ゴム等を押し出し、ケーブルの保護層１３を形成することで可撓性感圧素子が得られる。
【００２８】
また、上述の分極は、外側電極１２が形成された後に、外側電極１２と芯電極１４との間に電圧を印加することでも可能である。
【００２９】
上で、一般的なケーブル状の可撓性感圧素子の製造方法に関して述べたが、本実施の形態で述べる特別な自発分極を形成するための分極方法に関して、次にその一例として図２を用いて説明する。
【００３０】
図２のように、芯電極１４の周囲に可撓性感圧体１１が形成された時点で、これを分極用負電極１５と分極用正電極１６により分極電界Ｅが形成された空間に設置して、分極を行うことができる。この時、分極用負電極１５、分極用正電極１６と可撓性感圧体１１の表面との距離は任意に調整が可能で０であることもある。上記二つの電極と可撓性感圧体１１の表面との距離が等しい場合は、図２のように芯電極１４の中心を通り分極電界Ｅに平行な直線に対して対称で、かつ芯電極の中心を通り分極電界Ｅに垂直な直線に対して反対称な自発分極Ｐｐが形成される。これは、図１に対応する自発分極Ｐｐと同じである。また、芯電極１４の電位を分極用負電極１５、分極用正電極１６とは別の値に調整することで、芯電極１４と分極用負電極１５との間の電界と芯電極１４と分極用正電極１６との間の電界を独立に制御することが可能である。この操作により、対応する自発分極Ｐｐの大きさを調整することが可能である。
【００３１】
以上のように構成された可撓性感圧素子について、以下その動作、作用を説明する。
【００３２】
まず図１を用いて説明する。図１で示した自発分極Ｐｐは、図２で説明した自発分極Ｐｐと同様の対称性を有しており、芯電極１４の中心を通り感圧方向Ｆに平行な直線に対して対称で、かつ芯電極の中心を通り感圧方向Ｆに垂直な直線に対して反対称な自発分極Ｐｐとなっていることが特徴である。
【００３３】
ここで、可撓性感圧素子に発生する電圧に関して説明するが、通常は、外側電極１２をアースに落としてシールド電極として用い、芯電極１４の電位を測定するため、可撓性感圧素子に発生する電圧の説明は、芯電極１２の電位のみの説明で置き換えることができる。この芯電極１４の電位の変化は、芯電極１４に接する可撓性感圧体１１の自発分極Ｐｐの変化により生じる。
【００３４】
引き続き、外部から圧力が印可された際の、上記自発分極Ｐｐの変化に関して説明する。まず、図１の上下方向に設定された感圧方向Ｆに外部からの圧力が印可された場合を考える。この時、可撓性感圧体１１は、芯電極１４の上下で共に、圧力印可に伴う圧縮で歪み、その向きは、縦方向に関して同じ向きとなるため、自発分極Ｐｐの変化に起因する芯電極１４での電位変化の符号は逆となり、電位変化は打ち消しあう。しかし、外部からの圧力が加えられた上側は歪みが大きく、下側は歪が小さいため、完全には打ち消されることはなく、芯電極１４には電位変化が生じる。
【００３５】
一方、可撓性感圧体１１は、感圧方向Ｆに垂直な方向（横方向）に伸び、芯電極１４に
縦方向の伸びとは反対の電位変化を生じる。
【００３６】
ところで、横方向の伸びが、縦方向の圧縮に起因していることに注意すると、横方向の伸びと縦方向の圧縮の割合との比は、ポアソン比の最大値０．５以下となる。従って、縦方向の圧縮による発生電圧が横方向の伸びによる発生電圧に勝り、縦方向の圧縮に対応する自発分極Ｐｐの変化による電圧が、芯電極１４に発生する。
【００３７】
次に、図１には記載されていないが、感圧方向Ｆに垂直な横方向に外部からの圧力が印可された場合を考える。具体的には、図１（ｂ）の右方向からの圧力印可を考える。まず、圧力を印加した横方向での可撓性感圧体１１の歪による電位変化について述べる。可撓性感圧体１１は、芯電極１４の上下で共に、圧力印加に伴い横方向に圧縮されるが、向きが同じで大きさも同じであるため、対応する自発分極Ｐｐの変化に起因する電位変化は完全に相殺される。このように、横方向に関しては、上下で歪の大きさが同じであるため、感圧方向Ｆに外部からの力が加えられる場合のように、歪の大きさの違いによる芯電極１４の電位変化は生じない。
【００３８】
次に、圧力印加の方向と垂直な縦方向での可撓性感圧体１１の歪による芯電極１４の電位変化について述べる。可撓性感圧体１１は、圧力印加に伴い横方向に圧縮され同時に縦方向に伸びる。しかし、縦方向に関して、自発分極Ｐｐの変化は、芯電極１４の上下で向きが同じ同じ大きさであるため、縦方向に形成される歪に対応する芯電極１４における電界は完全に打ち消され芯電極１４上に電位変化を生じさせない。
【００３９】
このように、感圧方向Ｆに垂直な圧力の印可では、芯電極１４の電位変化が生じない。
【００４０】
上述のように、外部からの圧力が、感圧方向Ｆに平行に印加された場合にのみ、可撓性感圧体１１の歪のために自発分極Ｐｐの変化に起因する電界変化が打ち消されずに残り、芯電極１４に電位変化が生じる。この結果、感圧方向Ｆに対して選択的に圧力を検出することが可能となり、低ノイズで優れた感度が実現できる。
【００４１】
図１では、芯電極１４の中心を通り感圧方向Ｆに平行な直線に対して対称で、かつ芯電極の中心を通り感圧方向Ｆに垂直な直線に対して反対称な自発分極Ｐｐに関して述べたが、上記の対称性は完全である必要はなく、その程度に応じて感度異方性が実現される。また、上記のような対称性を有していなくても、異方性があれば、それに対応する感度異方性が得られる。
【００４２】
また、上記では、分極電界Ｅの方向により自発分極Ｐｐの異方性を発生させたが、誘電率の異なる材料を異方的に分布させることでも自発分極Ｐｐの異方性を実現できる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態においては、可撓性感圧体１１中の自発分極Ｐｐに異方性を導入することで、対応する電界変化にも異方性が生じ、芯電極１４での電位変化にも異方性を導入することが可能となる。このため、ノイズで優れた感度を実現できる。これは、自動車のドアやウィンドウの挟み込み防止や介護ベッドの在床検知等において、検出対称でない方向の振動ノイズを除去するのに効果がある。特に、検出圧力と同じ周波数の振動等のノイズがある場合は、ノイズフィルタによる除去が困難であるため極めて有効である。
【００４４】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における感度異方性可撓性感圧素子の長手方向に垂直な断面図である。芯電極１４は、位置の異方性を有している。ここでいう位置の異方性は、具体的には断面が円形の芯電極１４が、可撓性感圧体１１の中心からずれて固定され
ていることを意味する。
【００４５】
このような構成をとることによって、芯電極１４は、感圧方向Ｆ以外の方向から、圧力を受けた場合に、圧力が加わる場所と芯電極１４との距離が遠くなるのに対し、感圧方向から力を加えた場合には、圧力が加わる場所と、芯電極１４との距離が短くなる。この時感圧方向Ｆ以外の方向に圧力を印可すると発生する場合には、芯電極１４の電位変化が減少し、感圧方向Ｆに圧力を印可した場合には、電位変化が増加する。
【００４６】
この理由を以下で説明する。可撓性感圧体１１を圧電体と共に構成するゴム材料は、完全な弾性体ではないため、圧力印可により可撓性感圧体１１中に生じる伸縮が均一ではなく、圧力を印可した箇所に近い部分で大きく伸縮する。このため、印可した圧力に芯電極１４が近い場合には、芯電極１４に接する可撓性感圧体１１表面の自発分極Ｐｐの変化が大きくなり、遠ければ小さくなる。この結果、上記の電位変化の差異が生じる。
【００４７】
このような、電位変化の異方性により、検出する電圧にも異方性が生じる結果、感圧方向Ｆの圧力を選択的に検出することが可能となり、低ノイズで優れた感度を実現できる。
【００４８】
また、図３における芯電極１４の可撓性感圧体１１に対する片寄りは、この図の程度に限られるものではなく、その程度に応じて、電荷発生量に異方性を生じ、対応する検出電圧にも異方性が生じて感度異方性が実現できる。
【００４９】
以上のように、本実施の形態においては、芯電極１４に異方性を導入することにより、対応する電位変化にも極めて高い異方性が生じることで、低ノイズで優れた感度を実現できる。これは、自動車のドアやウィンドウの挟み込み防止や介護ベッドの在床検知等において、検出対称でない方向の振動ノイズを除去するのに効果がある。特に、検出圧力と同じ周波数の振動等のノイズがある場合は、ノイズフィルタによる除去が困難であるため極めて有効である。
【００５０】
（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態における感度異方性可撓性感圧素子の長手方向に垂直な断面図である。図４において、図８の従来の異方性可撓性感圧素子と異なるのは、保護層１３に異方性が導入されている点である。具体的には、保護層１３が感圧方向Ｆに垂直な方向に厚い構成となっている。
【００５１】
このような構成をとることによって、芯電極１４は、感圧方向Ｆ以外の方向から、圧力を受けた場合に、圧力が加わる箇所と芯電極１４との距離が遠くなるのに対し、感圧方向から力を加えた場合には、圧力が加わる箇所と、芯電極１４との距離が近くなる。この結果、感圧方向Ｆ以外の方向に圧力を印可すると芯電極１４の電位変化が減少し、感圧方向Ｆに圧力を印可した場合には、電位変化が増加する。
【００５２】
この理由は実施の形態２の図３で説明したものと同様である。すなわち、可撓性感圧体１１を圧電体と共に構成するゴム材料および保護層１３を形成するゴム材料が、完全な弾性体ではないため、圧力印可により可撓性感圧体１１中および保護層１３に生じる伸縮が均一ではなく、圧力を印可した部分に大きく発生するためである。結果的に、印可した圧力に芯電極１４が近い場合には、芯電極１４に接する可撓性感圧体１１表面の自発分極Ｐｐの変化が大きくなり、遠ければ小さくなるのである。
【００５３】
このような、電荷発生量の異方性により、検出する電圧にも異方性が生じる結果、感圧方向Ｆの圧力を選択的に検出することが可能となり、低ノイズで優れた感度を実現できる。
【００５４】
図５は、本発明の第３の実施の形態における別の感度異方性可撓性感圧素子の長手方向に垂直な断面図である。図４と異なるのは、保護層１３の形状が、保護層１３の下面が平らになり、保護層１３の横方向の厚みに加えて下方の厚みも増している点である。
【００５５】
このような構成をとることによって、芯電極１４は、感圧方向Ｆ以外の方向から、圧力を受けた場合に、圧力が加わる場所との距離が遠くなるのに対し、感圧方向から力を加えた場合には、圧力が加わる場所と、芯電極１４との距離が短くなる。この結果、図４で説明した作用により、感圧方向Ｆ以外の方向に圧力を印可すると発生する電荷量が減少し、感圧方向Ｆに圧力を印可した場合には、電荷発生量が増加する。こうして、感圧方向Ｆの圧力を選択的に検出することが可能となる。
【００５６】
また、もちろん保護層１３の異方性に加えて、芯電極１４、自発分極Ｐｐの異方性を導入すれば、さらに高い選択性で、感圧方向Ｆの圧力の検出が可能となる。
【００５７】
以上のように、本実施の形態においては、保護層１３に異方性を導入することにより、対応する電荷発生量にも異方性を生じさせ、低ノイズで優れた感度を実現できる。これは、自動車のドアやウィンドウの挟み込み防止や介護ベッドの在床検知等において、検出対称でない方向の振動ノイズを除去するのに効果がある。特に、検出圧力と同じ周波数の振動等のノイズがある場合は、ノイズフィルタによる除去が困難であるため極めて有効である。
【００５８】
また、図５に示したように、保護層１３の下面が平らになっている。この平らな面をベッドや自動車のドア等に直接あるいは間接的に固定することにより、感圧素子の長手方向の軸に関する回転あるいはねじれを抑えることが容易となる。この結果、感圧方向Ｆが、固定されるべきベッドや自動車等に対して初期的に一定の向きに固定され、経時的にも、その向きが変化し難くなる。こうして、より精度良く、より安定に、異方的な圧力検出を行うことが可能となる効果がある。
【００５９】
（実施の形態４）
図６は、本発明の第４の実施の形態における感度異方性可撓性感圧素子のケーブル状の長手方向に垂直な断面図である。図６において、図８の従来の異方性可撓性感圧素子と異なるのは、可撓性感圧体１１に異方性が導入されている点である。具体的には、可撓性感圧体１１が感圧方向Ｆの方向の厚みが薄い構成となっている。
【００６０】
可撓性感圧体１１が感圧方向に薄い構成をとることにより、芯電極１４は、感圧方向Ｆ以外の方向から、圧力を受けた場合に、圧力が加わる箇所との距離が遠くなるのに対し、感圧方向Ｆから力を加えた場合には、圧力が加わる箇所と、芯電極１４との距離が短くなる。このため、実施の形態３における説明と同様の理由で、上記の距離が近い方が、芯電極１４の電位変化が大きくなる。こうして、感圧方向Ｆの圧力を選択的に検出することが可能となり、低ノイズで優れた感度が実現できる。
【００６１】
図７は、本発明の第４の実施の形態における別の感度異方性可撓性感圧素子のケーブル状の長手方向に垂直な断面図である。図７において、図６と異なるのは、可撓性感圧体１１に異方性が導入されていることに加えて、保護層１３にも異方性が導入されている点である。具体的には、保護層１３の下部が平らになり、さらに感圧方向Ｆと垂直の方向、すなわち、左右方向の保護層１３の厚みが厚くなっている。
【００６２】
このような保護層１３の異方性により、図７の場合に比較して、左右方向からの圧力印加による電荷発生量と、下方からの圧力印加に対する自発分極Ｐｐの変化に起因する芯電
極１４での電位変化がさらに減少する。こうして、感圧方向Ｆの圧力を選択的に検出することが可能となり、低ノイズで優れた感度が実現できる。
【００６３】
また、保護層１３の下部が平らであることにより、感度異方性可撓性感圧素子を配設する際に、感圧方向１３が明確となり、また配設した際に、ケーブルが回転することなく配設方向が安定に保たれ、安定して一定の感圧方向Ｆからの圧力を検出することが可能となる効果がある。
【００６４】
以上のように、本実施の形態においては、可撓性感圧体１１に異方性を導入することにより、対応する自発分極Ｐｐの変化および芯電極１４の電位変化にも異方性を生じさせ、低ノイズで優れた感度を実現でき、さらに保護層１３、芯電極１４等の異方性を導入することで、前記効果をさらに高いものにすることができる。
【００６５】
これは、自動車のドアやウィンドウの挟み込み防止や介護ベッドの在床検知等において、検出圧力とは方向の異なる振動等のノイズを除去するのに効果がある。特に、検出圧力と同じ周波数の振動等のノイズがある場合は、ノイズフィルタによる除去が困難であるため極めて有効である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明にかかる可撓性感圧素子は、検出したい方向以外の圧力振動を拾い難く、選択的に検出したい感圧方向の圧力、振動を低ノイズで検出することが可能であるため、自動車のドアやウィンドウの挟み込み防止や、介護ベッドにおいて在床を検知するため、ケーブル状の感圧素子を検出領域に配設して使用する装置など、幅広い用途に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における感度異方性可撓性感圧素子の長手方の断面図（ｂ）同可撓性感圧素子Ｂ−Ｂ線位置の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における感度異方性可撓性感圧素子の長手方向に垂直な断面図
【図３】本発明の実施の形態２における感度異方性可撓性感圧素子の長手方向に垂直な断面図
【図４】本発明の実施の形態３における感度異方性可撓性感圧素子の長手方向に垂直な断面図
【図５】本発明の実施の形態３における感度異方性可撓性感圧素子の長手方向に垂直な断面図
【図６】本発明の実施の形態４における感度異方性可撓性感圧素子の長手方向に垂直な断面図
【図７】本発明の実施の形態４における感度異方性可撓性感圧素子の長手方向に垂直な断面図
【図８】（ａ）従来の可撓性感圧素子の長手方向に垂直な断面図（ｂ）同可撓性感圧素子Ａ−Ａ線位置の断面図
【符号の説明】
【００６８】
１１  可撓性感圧体
１２  外側電極
１３  保護層
１４  芯電極
１５  分極用負電極
１６  分極用正電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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