(57)【要約】【課題】センサの出力の立ち上がりを向上する。【解決手段】本発明に係るセンサ１は、電極１２と、電極１２と対向した位置に離間して配置された絶縁体１１と、絶縁体１１における電極１２からの反対面１１ｂに設けられた受圧部１０と、受圧部と異なる位置１６ｃで絶縁体の一部１１ａを電極に向かって加圧することで電極１２に絶縁体１１を当接させる圧力付与手段３とを有し、絶縁体１１が電極１２との接触帯電または剥離帯電により発電して信号として出力することを特徴としている。【選択図】図１
2018091712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と、
前記電極と対向した位置に離間して配置された絶縁体と、
前記絶縁体における前記電極からの反対面に設けられた受圧部と、
前記受圧部と異なる位置で前記絶縁体の一部を前記電極に向かって加圧することで前記電極に前記絶縁体を当接させる圧力付与手段と、を有し、
前記絶縁体が前記電極との接触帯電または剥離帯電により発電して信号として出力するセンサ。
【請求項２】
前記絶縁体と前記電極の間に空間を有する請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記絶縁体と前記電極の間に空間を形成するためのスペーサを有する請求項１に記載のセンサ。
【請求項４】
少なくとも前記絶縁体及び前記電極を内包するカバーを有する請求項１乃至３の何れか１項に記載のセンサ。
【請求項５】
少なくとも前記電極と前記絶縁体を積層して構成された素子を有する請求項１乃至４の何れか１項に記載のセンサ。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載のセンサと、前記センサから出力される信号を処理する信号処理部とを有するセンサユニット。
【請求項７】
前記信号処理部は、前記信号と予め設定された判定値に基づき、前記圧力付与手段の作動を制御する請求項６に記載のセンサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ及びセンサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電極と絶縁体との接触剥離時に電極に電荷が流れる素子が記載され、特許文献２には、電極と絶縁体との接触剥離時に電極に流れる電荷を電気信号源としたセンサが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１、２に記載の構成においては、電極と絶縁体との剥離時に生じ電極に電荷が流れ、剥離時に絶縁体表面に残り電極と絶縁体との接触時に電極に電荷が流れる。このため、初めての接触動作または、剥離動作から次の接触動作までに時間間隔（以降、放置時間）が長いほど、絶縁体表面における電荷漏洩等により絶縁体表面の電荷量が減少する。この状態では接触時に電極に流れる電荷量が小さいため、立ち上がりの点で改善の余地がある。
本発明は、センサの出力の立ち上がりを向上することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係るセンサは、電極と、電極と対向した位置に離間して配置された絶縁体と、絶縁体における電極からの反対面に設けられた受圧部と、受圧部と異なる位置で絶縁体の一部を電極に向かって加圧することで電極に絶縁体を当接させる圧力付与手段とを有し、絶縁体と電極との接触帯電または剥離帯電により発電して信号として出力することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、センサの出力の立ち上がりを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施形態に係るセンサとそれを備えたセンサユニットの構成を説明する図。
【図２】本発明の実施形態に係るセンサとそれを備えたセンサユニットの構成を説明するブロック図。
【図３】本実施形態に係る制御の一形態を示すフローチャート。
【図４】初期状態において圧力付与手段により圧力付与された素子の状態を説明する図。
【図５】圧力付与手段により圧力付与後にセンサに検出対象が接触した際の素子の状態を説明する図。
【図６】通常状態においてセンサに検出対象が接触した際の素子の状態を説明する図。
【図７】実施形態の変形例を説明する図。
【図８】センサに対して接触剥離動作が行われた時のセンサからの出力の一例を示す図。
【図９】実施例１による出力結果を示す図。
【図１０】比較例１による出力結果を示す図。
【図１１】人が接触剥離した際に従来のセンサの出力の減衰特性を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて説明する。実施形態において、同一機能や同一構成を有するものには同一の符号を付し、重複説明は適宜省略する。図面は一部構成の理解を助けるために部分的に省略する場合もある。
図１、図２に示すように、本発明の実施形態に係るセンサシステム１００は、センサ１と、信号処理部４を備えている。センサ１は、電極１２と、電極１２と対向した位置に離間して配置された絶縁体１１と、絶縁体１１における電極１２からの反対面１１ｂ側に設けられた受圧部１０と、受圧部１０と異なる位置で絶縁体１１の一部を電極１２に向かって加圧することで電極１２に絶縁体１１を当接させる圧力付与手段３を備えている。センサ１は、絶縁体１１が電極１２との接触帯電または剥離帯電により発電して信号として出力するものである。本実施形態では、少なくとも電極１２と絶縁体１１を積層して素子２を構成し、素子２を信号出力部としている。本実施形態において、センサ１は、接触状態や剥離状態（離間状態）を検出する際に用いる接触剥離センサとして用いる。センサ１の用途としては、接触離間センサ以外に用いる形態であってもよい。
【０００８】
ここで、従来のセンサの放置時間と出力の関係を図１１に示す。図１１において、横軸は放置時間〔ｈｒ〕を示し、縦軸は信号値減衰率〔％〕を示す。従来構成のセンサの場合、放置時間〔ｈｒ〕が長いほど出力値が減少することがわかる。センサとして用いる場合、素子２を備えた従来の構成のセンサは、初回使用前または放置時間が長い（所定時間以上）の場合、絶縁体１１の表面の電荷が電極１２を接触させても信号を検出できないほど少ない状態となる特性を備えている。このため、センサ出力の立ち上がりが不安定となることから、センサ立ち上がりの点で改善の余地がある。また、本実施形態において、このような検出に必要な出力を出せない状態を、初期状態と呼ぶこととする。
【０００９】
このように初期状態での不具合を改善して向上するために、本実施形態に係るセンサ１は、図１に示すように、受圧部１０と異なる位置１６ｃで絶縁体１１を電極１２に向かって加圧することで電極１２に当接させる圧力付与手段３を備えている。
本実施形態において、素子２は、絶縁体１１、電極１２、空間１３、スペーサ１４及びカバー１５（ケースとも言う）等の構成部材を備えている。素子２の構成としては、更に必要に応じてその他の部材を備えるようにしてもよい。絶縁体１１、電極１２及び空間１３及びスペーサ１４は、カバー１５に内包されている。
本実施形態において、電極１２は、有底状のカバー１５の内部に収納されている。空間１３は、電極１２上に絶縁性を有するスペーサ１４を配置し、絶縁体１１が装着されたカバー１５の蓋部１６をスペーサ１４で支持することで形成されている。スペーサ１４は、必要に応じて設ければよく、例えば図７に示すように、蓋部１６をカバー１５の開口縁部１５ａ上に配置して同開口縁部１５ａで支持すれば、設置しなくてもよい。
本実施形態において、蓋１６は、可撓性を有し、圧力を受けることで変形可能とされている。絶縁体１１も同様に可撓性を有し、蓋１６の空間１３側に位置する面となる内面１６ａに反対面１１ｂを接触させて装着されている。空間１３は、蓋１６をスペーサ１４に装着した状態で密閉された空間として構成される。このため、蓋１６とスペーサ１４との当接部にはシール部材を配置するのが好ましい。
【００１０】
本実施形態において、受圧部１０は接触検知部であって、蓋１６の外面１６ｂに設けられており、絶縁体１１とは蓋１６を介して対向する位置関係とされている。ここでは、受圧部１０を蓋１６に設けて素子２と一体的に構成しているが、蓋１６の外面１６ｂに対して隙間を開けて配置し、素子２と別体の構成としてもよい。受圧部１０は、図１において電極１２と絶縁体１１が接触しうる部分であり、圧力付与手段３により電極１２と絶縁体１１が接触する部分１６ｃとは別の領域に設けられている。初期状態以外における人または物体の接触剥離は、受圧部１０に対する接触状態と剥離状態から検出する。
圧力付与手段３は、受圧部１０とずらして、蓋１６の外側に配置され、蓋１６を電極１２に向かって押し付けることで、非加圧時には離間状態とされている絶縁体１１と電極１２とを接触状態とするものである。圧力付与手段３は、例えば、蓋１６の外面１６ｂに当接可能に配置された重りなどの可動体と、可動体を保持する電磁アクチュエータを備えている。可動体は、電磁アクチュエータがオフ状態のときには絶縁体１１を電極１２から離間した状態とする状態に保持され、電磁アクチュエータがオン〔作動〕すると、図４に示すように、自重で落下して、蓋１６を介して絶縁体１１を電極１２に向かって変形させて絶縁体１１と電極１２（より詳しくは表面１２ａ）とを接触状態とするように移動する。
【００１１】
信号処理部４は、図１に示すように、素子２（センサ１）の電極１２と信号線を介して接続され、電極１２から出力される信号〔例えば出力〕に応じて接触／剥離の判定を行なう機能を備えている。例えば、素子２の電極１２から出力される電圧（出力電圧Ｖ）と閾値Ｖ１、Ｖ２とから接触、剥離の判定を実施する形態が挙げられる。信号処理部４は、経過時間Ｈが所定時間Ｈ１を超える場合には加圧付与手段３を作動する機能を備えている。
すなわち、信号処理部４は、図２に示すように、中央演算部であるＣＰＵ４１、記憶部であるＲＡＭ４２とＲＯＭ４３および時間計測部であるタイマ４４を備えている。ＲＯＭ４３には、接触、剥離の判定する際の閾値Ｖ１、Ｖ２と、センサ１が初期状態であるか否かを判定するのに用いる判定値として所定時間Ｈ１が予め記憶されている。閾値Ｖ１はセンサ１が初期状態であるか否かを判定するのに用いる判定値としても用いることができる。
ＣＰＵ４１は、電極１２（センサ１）からの出力電圧Ｖがあってから次の出力電圧Ｖが出力されるまでの経過時間Ｈをタイマ４４で計測する機能を備えている。ＣＰＵ４１は、電極１２からの出力電圧Ｖと閾値Ｖ１とに基づき接触の判定を行う機能と、出力電圧Ｖと閾値Ｖ２とに基づき剥離判定を行なう機能と、タイマ４４で計測される経過時間Ｈと所定時間Ｈ１とに基づき、加圧付与手段３の作動〔電磁アクチュエータのオン／オフ〕を制御する機能を備えている。
【００１２】
このような構成のセンサシステム１００の制御内容について、図３に示すフローチャートに沿って説明する。
センサシステム１００は、ステップＳＴ１において、初期状態であるか否かを、例えば前回のセンサ作動からの経過時間Ｈと所定時間Ｈ１とから信号処理部４で判定する。信号処理部４は、センサ１からの出力電圧Ｖがなくなってからの経過時間Ｈをタイマ４４で計測する。信号処理部４は、経過時間Ｈが所定時間Ｈ１を超えている場合には、素子２（センサ１）からの出力電圧Ｖが低く、接触／離間を判定不能な出力レベルと見做してステップＳＴ２に進み、経過時間Ｈが所定時間Ｈ１を超えていない場合には接触／離間を判定可能な出力レベルと見做してステップＳＴ３に進む。
【００１３】
信号処理部４は、ステップＳＴ２において圧力付与手段３を作動し、ステップＳＴ３に進む。ステップＳＴ２では、例えば電磁アクチュエータが作動され、可動体を自重で落下させることで、図４に示すように絶縁体１１を変形させて電極１２の表面１２ａと電極１２の表面１２ａとの対向面１１ａとが接触状態とする。この状態で、人または物体が受圧部１０に接触して加圧されて絶縁体１１が電極１２に向かって変形すると、空間１３の内部圧力が上昇するする。これにより、可動体によって電極１２の表面１２ａと接触状態されている絶縁体１１が、図５に示すように、電極１２の表面１２ａから離間する方向に可動体と一緒に押し上げられる。この結果、電極１２の表面１２ａから絶縁体１１が離間し、その時の剥離帯電により生じる電荷が電極１２に通電され、出力電圧Ｖとして出力される。
一方、信号処理部４は、ステップＳＴ１において、経過時間Ｈが所定時間Ｈ１を超えていていない場合には、接触／離間を判定可能な出力レベルと見做し、ステップＳＴ３に進む。
【００１４】
信号制御部４は、ステップＳＴ３において、受圧部１０が加圧されたか否かを判定する。ここでは、人または物体が受圧部１０に接触して加圧された場合、図６に示すように、絶縁体１１が電極１２に接触する方向に変形して電極１２の表面１２ａと対向面１１ａとが接触する。このとき、素子２１は初期状態でないので、絶縁体１１の対向面１１ａに残っていた電荷が電極１２に移動し、センサ出力（出力電圧Ｖ）として信号処理部４に出力される。信号処理部４では、出力電圧と閾値Ｖ１と比較して、出力電圧と閾値Ｖを超える場合には接触状態と判定する。
人または物体が受圧部１０から剥離した場合、図１に示すように電極１２の表面１２ａから絶縁体１１が離間し、その時の剥離帯電により生じる電荷が電極１２に通電され、センサ出力（出力電圧Ｖ）として信号処理部４に出力される。信号処理部４では出力電圧と閾値Ｖ２とを比較し、出力電圧Ｖが閾値Ｖ２を超える場合には剥離状態と判定する。つまり、信号処理部４は、閾値Ｖ１，Ｖ２を超える出力電圧Ｖがある場合、接離状態と離間状態であることを検知することができる。
【００１５】
このように圧力付与手段３で絶縁体１１の一部である対向面１１ａが電極１２の表面１２ａに部分的に接触状態とされるので、受圧部１０で圧力を受けて絶縁体１１が電極１２に向かって変形すると、電極１２に接触している絶縁体１１の対向面１１ａが電極１２の表面１２ａから離間されて剥離放電が発生し、センサ１からの初期の出力の立ち上がりを向上することができる。
また、素子２は人または物体の接触により、または圧力付与手段３により蓋１６を介して絶縁体１１に圧力が付与されて空間１３内の圧力が上昇した場合にも、絶縁体１１やスペーサ１４の弾性変形等により素子２が壊れることはない。
【００１６】
上記実施形態では、センサ１が初期状態であるか否かの判定を、経過時間Ｈと所定時間Ｈ１との比較で行っているが、出力電圧Ｖと判定値としての任意の閾値を比較して、出力電圧Ｖ＜閾値の場合には、素子２（センサ１）からの出力電圧Ｖが低く、接触／離間を判定不能な出力レベルと見做すように判断するようにしてもよい。この場合の任意の閾値（判定値）は、例えば閾値Ｖ１又は閾値Ｖ２を用いてもよい。
【００１７】
次に、素子２を構成する部材の詳細について説明する。
＜絶縁体１１＞
絶縁体１１は、材質は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。ただし、電極１２との剥離時の帯電性が良好なものが出力信号のＳ／Ｎ向上のためには好ましい。また、人または物体の接触による耐久性、変形性を考慮すると、ゴム材料が好ましい。例えばシリコーンゴムを含有するシリコーンゴム組成物からなる。
−シリコーンゴム−
シリコーンゴムとしては、オルガノポリシロキサン結合を有するゴムであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
シリコーンゴムとしては、例えば、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルシリコーンゴム、変性シリコーンゴム（例えば、アクリル変性シリコーンゴム、アルキッド変性シリコーンゴム、エステル変性シリコーンゴム、エポキシ変性シリコーンゴム等）などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
シリコーンゴムとしては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ＩＶＳ４３１２、ＴＳＥ３０３３、ＸＥ１４−Ｃ２０４２（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）、ＫＥ−１９３５（信越化学工業株式会社製）、ＤＹ３５−２０８３（東レ・ダウコーニング株式会社製）などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１８】
−シリコーンゴム組成物の調製−
シリコーンゴム組成物は、シリコーンゴム及びフィラー、更に必要に応じてその他の成分を混合し、混錬分散することにより調製することができる。
−シリコーンゴムの形成方法−
シリコーンゴムの形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記シリコーンゴム組成物を、基材上にブレード塗装、ダイ塗装、ディップ塗装などで塗布し、その後、熱や電子線などで硬化する方法が挙げられる。
シリコーンゴムは、単層であっても複層であってもよい。
シリコーンゴムの平均厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、機械的強度や柔軟性を考慮すると１μｍ〜１０ｍｍが好ましく、２０μｍ〜２００μｍがより好ましい。
シリコーンゴムの電気特性としては、１０８Ωｃｍ以上の体積抵抗率を持つことが好ましく、１０１０Ωｃｍ以上の体積抵抗率を持つことがより好ましい。前記絶縁体の体積抵抗率を好ましい数値範囲とすることにより、放置時間が長い場合でも電荷が前期シリコーンゴム上に残存しやすい。
【００１９】
−絶縁体１１の表面改質処理−
絶縁体１１は、帯電性向上の点から表面改質処理を行うことが好ましい。
表面改質処理としては、ある程度の照射エネルギーを有し、材料を改質し得るものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、プラズマ処理、コロナ放電処理、電子線照射処理、紫外線照射処理、オゾン処理、放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、中性子線）照射処理などが挙げられる。これらの中でも、処理スピードの点から、プラズマ処理、コロナ放電処理、電子線照射処理が好ましい。
−−プラズマ処理−−
プラズマ処理の場合、プラズマ発生装置としては、例えば、平行平板型、容量結合型、誘導結合型のほか、大気圧プラズマ装置でも可能である。耐久性の観点から、減圧プラズマ処理が好ましい。
プラズマ処理における反応圧力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．０５Ｐａ〜１００Ｐａが好ましく、１Ｐａ〜２０Ｐａがより好ましい。
プラズマ処理における反応雰囲気としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、不活性ガス、希ガス、酸素などのガスが有効である。
プラズマ処理における照射電力量は、（出力×照射時間）により規定される。前記照射電力量としては、５Ｗｈ〜２００Ｗｈが好ましく、１０Ｗｈ〜５０Ｗｈがより好ましい。照射電力量が、好ましい範囲内であると、絶縁体１１の帯電性を向上でき、かつ照射過剰により耐久性を低下させることもない。
−−コロナ放電処理−−
コロナ放電処理における印加エネルギー（積算エネルギー）としては、６Ｊ／ｃｍ２〜３００Ｊ／ｃｍ２が好ましく、１２Ｊ／ｃｍ２〜６０Ｊ／ｃｍ２がより好ましい。印加エネルギーが、好ましい範囲内であると、良好な帯電性能及び耐久性を達成できる。
コロナ放電処理における印加電圧は、５０Ｖ〜１５０Ｖが好ましく、１００Ｖがより好ましい。前記コロナ放電処理の反応雰囲気としては、空気が好ましい。
−−電子線照射処理−−
電子線照射処理における照射量としては、１ｋＧｙ以上が好ましく、３００ｋＧｙ〜１０ＭＧｙがより好ましい。照射量が、好ましい範囲内であると、絶縁体１１の帯電性を向上でき、かつ照射過剰により耐久性を低下させることもない。
電子線照射処理における反応雰囲気としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２０】
−−紫外線照射処理−−
前記紫外線照射処理における紫外線としては、波長３６５ｎｍ以下で２００ｎｍ以上が好ましく、波長３２０ｎｍ以下で２４０ｎｍ以上がより好ましい。
前記紫外線照射処理における積算光量としては、５Ｊ／ｃｍ２〜５００Ｊ／ｃｍ２が好ましく、５０Ｊ／ｃｍ２〜４００Ｊ／ｃｍ２がより好ましい。前記積算光量が、好ましい範囲内であると、前記絶縁体の帯電性を向上でき、かつ照射過剰により耐久性を低下させることもない。
紫外線照射処理における反応雰囲気としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２１】
＜電極について＞
電極１２の材質、形状、大きさ、及び構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
電極１２の材質としては、例えば、金属、炭素系導電材料、導電性ゴム組成物などが挙げられる。
金属としては、例えば、金、銀、銅、鉄、アルミニウム、ステンレス、タンタル、ニッケル、リン青銅などが挙げられる。
炭素系導電材料としては、例えば、黒鉛、炭素繊維、カーボンナノチューブなどが挙げられる。
導電性ゴム組成物としては、例えば、導電性フィラーと、ゴムとを含有する組成物などが挙げられる。
導電性フィラーとしては、例えば、炭素材料（例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、黒鉛、炭素繊維、カーボンファイバー（ＣＦ）、カーボンナノファイバー（ＣＮＦ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）等）、金属フィラー（例えば、金、銀、白金、銅、鉄、アルミニウム、ニッケル等）、導電性高分子材料（例えば、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、及びポリパラフェニレンビニレンのいずれかの誘導体、または、これら誘導体にアニオン若しくはカチオンに代表されるドーパントを添加したもの等）、イオン性液体などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
ゴムとしては、例えば、シリコーンゴム、変性シリコーンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ポリサルファイドゴム、ウレタンゴム、イソブチルゴム、フロロシリコーンゴム、エチレンゴム、天然ゴム（ラテックス）などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２２】
電極１２の形態としては、例えば、シート、フィルム、薄膜、織布、不織布、メッシュ、スポンジなどが挙げられる。なお、繊維状の前記炭素材料が重なって形成された不織布であってもよい。
電極１２の形状としては、特に制限はなく、素子２（センサ１）の形状に応じて適宜選択することができる。
電極１２の大きさとしては、特に制限はなく、素子２（センサ１）の大きさに応じて適宜選択することができる。
電極１２の平均厚みは、素子２（センサ１）の構造に応じて適宜選択することができるが、導電性及び可撓性の点から、０．０１μｍ〜１ｍｍが好ましく、０．１μｍ〜５００μｍがより好ましい。平均厚みが、０．０１μｍ以上であると、機械的強度が適正であり、導電性が向上する。
【００２３】
＜空間について＞
空間１３に存在する流体は特に限定はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、空気等の気体が好ましい。
【００２４】
＜スペーサについて＞
スペーサ１４としては、その材質、形態、形状、大きさなどについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
スペーサ１４の材質としては、例えば、高分子材料、ゴム、金属、導電性高分子材料、導電性ゴム組成物などが挙げられる。
高分子材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。
ゴムとしては、例えば、シリコーンゴム、変性シリコーンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ポリサルファイドゴム、ウレタンゴム、イソブチルゴム、フロロシリコーンゴム、エチレンゴム、天然ゴム（ラテックス）などが挙げられる。
金属としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、ステンレス、タンタル、ニッケル、リン青銅などが挙げられる。
導電性高分子材料としては、例えば、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアニリンなどが挙げられる。
導電性ゴム組成物としては、例えば、導電性フィラーとゴムとを含有する組成物などが挙げられる。前記導電性フィラーとしては、例えば、炭素材料（例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、黒鉛、炭素繊維、カーボンファイバー、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ等）、金属（例えば、金、銀、白金、銅、鉄、アルミニウム、ニッケル等）、導電性高分子材料（例えば、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、及びポリパラフェニレンビニレンのいずれかの誘導体、または、これら誘導体にアニオン若しくはカチオンに代表されるドーパントを添加したもの等）、イオン性液体などが挙げられる。
ゴムとしては、例えば、シリコーンゴム、変性シリコーンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ポリサルファイドゴム、ウレタンゴム、イソブチルゴム、フロロシリコーンゴム、エチレンゴム、天然ゴム（ラテックス）などが挙げられる。
前記スペーサの形態としては、例えば、シート、フィルム、織布、不織布、メッシュ、スポンジなどが挙げられる。
スペーサの形状、大きさ、厚み、設置場所は、素子２（センサ１）の構造に応じて適宜選択することができる。
【００２５】
＜カバーと蓋について＞
カバー１５及び蓋１６としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
カバー１５及び蓋１６の材質としては、例えば、高分子材料、ゴムなどが挙げられる。高分子材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。前記ゴムとしては、例えば、シリコーンゴム、変性シリコーンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ポリサルファイドゴム、ウレタンゴム、イソブチルゴム、フロロシリコーンゴム、エチレンゴム、天然ゴム（ラテックス）などが挙げられる。
カバー１５及び蓋１６の構成、形状、大きさ、厚みなどについては、特に制限はなく、装置に応じて適宜選択することができる。
【００２６】
＜圧力付与手段について＞
圧力付与手段３は、受圧部１０（接触検知部）以外の部分（受圧部１０と異なる位置１６Ｃ）の絶縁体１１と電極１６とを接触状態にすることができればよく、特に制限されない。例えば以下のものが挙げられる。
・圧力付与部として可動体となるおもりを設置してもよい。
・電極１２と絶縁体１１（素子２）をクリップ状の構造体で積層方向から挟み込むようにしてもよい。ただし、圧力付与手段３によって付与される圧力は、電極１２と絶縁体１１を所望の領域のみ接触状態にできる圧力以上で、受圧部１０に人または物体が接触した際に生じる空間１３の内部の圧力上昇により絶縁体１１が電極１２から剥離される程度以下の圧力でなければならない。
・ばね状の構造体を絶縁体１１とカバー１５（蓋１６）の間に配置してもよい。
・一端におもりを配置した揺動可能なアーム状（シーソー状）の構造体をカバー１５や蓋１６に配置してもよい
・熱や光に応じて膨張する材料を絶縁体１１とカバー１５（蓋１６）の間に配置してもよい。
・磁石（電磁石も含む）を絶縁体１１とカバー１５（蓋１６）の間に配置してもよい。
・圧縮した気体を絶縁体１１とカバー１５（蓋１６）の間に配置してもよい。
・空気吸引機を配置して、受圧部１０と異なる位置１６Ｃを吸引するようにしてもよい。
【００２７】
＜信号処理部について＞
信号処理部４は、上述したように、素子２の電極１２と接続され、出力される信号に応じて接触剥離の判定を行なう。図８は、センサ１が初期状態でない場合（正常な場合）において接触と剥離の動作によって出力される電圧の波形を示す。図８中のＡが接触時に現れる波形で、Ｂが剥離時に現れる波形である。このような波形Ａ、Ｂの最大値（電圧）を試験などでセンサ１ごと予め求めておき、信号処理部４を構成するＲＯＭ４３に閾値Ａ、Ｂとして記憶し、ＣＰＵ４１で出力電圧Ｖと、ＲＯＭ４３に記憶された各閾値とを図５のステップＳＴ３において比較して、接触／剥離の状態を判定する。信号の正負は、例えば、電極１２と絶縁体１１の組み合わせや、表面処理、回路の接続等により変更可能である。
【００２８】
＜その他の部材について＞
その他の部材としては、例えば、電線、電気回路などが挙げられる。
−電線−
電線としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
電線の材質としては、例えば、金属、合金などが挙げられる。前記金属としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケルなどが挙げられる。
電線の構成、形状、太さなどについては、特に制限はなく、装置に応じて適宜選択することができる。
−電気回路−
電気回路としては、例えば、素子２で発生した電荷を電力として取り出す回路であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
電気回路としては、例えば、整流回路、オシロスコープ、電圧計、電流計、蓄電回路、ＬＥＤ、各種センサ（超音波センサ、圧力センサ、触覚センサ、歪みセンサ、加速度センサ、衝撃センサ、振動センサ、感圧センサ、電界センサ、音圧センサなど）などが挙げられる。
なお、上述した実施形態におけるセンサシステム１の構成は一例であり、用途や目的に応じて様々なシステム構成例があることは言うまでもない。
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。また、上述した各実施形態の一部または全部を組み合わせることも可能である。
【００２９】
上述の実施形態によりセンサ１の初期状態での接触が検知できる理由について説明する。
例えばセンサ１（センサユニットとも言う）の使用が終了し、次回の人または物体の接触までに初期状態になると考えられる場合、図４に示すように圧力付与手段３により絶縁体１１の対向面１１ａと電極１２の表面１２ａの一部とが部分接触状態にする。この状態において素子２の受圧部１０に人または物体が接触すると、絶縁体１１とカバー１５の蓋１６、場合によってはカバー１５も変形する。また、素子２の空間１３の内部の流体はカバー１５で密閉されているため、蓋１６の変形によって、圧力が増加し、圧力付与手段３によりおよそ接触状態にあった部分の電極１２と絶縁体１１が剥離する。この剥離により生じた電荷を、電極１２を介して信号処理部４に出力することで、センサ１の初期状態での接触を検知可能となる。
【００３０】
（実施例１）
＜素子２の作製＞
ＰＥＴフィルム上にシリコーンゴム（信越化学工業株式会社製、ＫＥ−１９３５）を塗布し、予備加熱６０度５分、１時焼成１２０℃１０分加熱硬化させて、厚み約１００ｕｍのゴム成型し、２０ｃｍ×１５ｃｍにカットしたもの作成した。更に、上記ゴムに表面改質処理を施してＰＥＴフィルムから剥がして絶縁体を構成した。
表面改質処理として、以下の条件でプラズマ処理（処理条件；ヤマト科学株式会社製、ＰＲ−５１０、出力３００Ｗ、処理時間３分間、反応雰囲気：酸素）を施した。
電極１２としては、布電極Ｓｕｉ−１０−７０  厚さ１１０ｕｍ（セーレン株式会社製）を１９ｃｍ×１４ｃｍにしたものを用いた。
スペーサ１４（東レ株式会社製、Ｕ３４ルミラー＃５０、厚み５０μｍ）を上記シリコーンゴムと電極１２の間に両面テープ（太陽金網株式会社製、ＴＲＡＮ−ＳＩＬ  ＮＴ−１００１、厚さ５０μｍ）で固定した。
電極１２を引き出しオシロスコープ（ＬｅＣｒｏｙ株式会社製）に接続した。
カバー１５及び蓋１６は、ＰＥＴラミネートフィルム  厚さ７５ｕｍ（フェローズ株式会社）を２２ｃｍ×１７ｃｍにカットしたものを用いた。
初期状態にある上記素子２に、可動体（圧力付与部）となるおもりで約２ｋＰａ（面積：１４４ｃｍ＾２、重さ：２．７７ｋｇ）の圧力を印加し、その後、圧力付与部分以外の面（受圧部１０）へ人による接触動作を行なった。
【００３１】
（比較例１）
実施例１の構成において、おもりで圧力を付与しない状態で、初期状態にある素子２の受圧部１０に対して人による接離動作を行なった。
【００３２】
図９は、実施例１において受圧部１０に人が接触した場合のセンサ１からの出力の計測結果を示し、図１０は、比較例１おいて受圧部１０に人が接触した場合のセンサからの出力の計測結果を示す。図９、図１０において、縦軸は出力である電圧（Ｖ）を示し、横軸は時間（Ｓ）を示す。図９の実施例１では人が接触した際に電圧が立ち上がり接触を検出しているが、比較例１では、電圧の立ち上がりはなく、接触を検出できていない。
実施例１と比較例１の結果から明らかなように、絶縁体１１の対向面１１ａの電荷が低下している初期状態においては、検出対象がセンサ１に接触する前に、予め絶縁体１１の一部と電極１２とを接触させておくことで、検出対象がセンサ１に最初に接触したことｐ＠\\\\\を検出することができる。
【００３３】
以上本発明の好ましい実施の形態と実施例について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態や実施例に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３４】
１          センサユニット
２          素子
３          圧力付与手段
４          信号処理部
１０        受圧部
１１        絶縁体
１１ａ      絶縁体の一部
１１ｂ      絶縁体の反対面
１２        電極
１３        空間
１４        スペーサ
１５        カバー
１６ｃ      受圧部と異なる位置
Ｈ、Ｖ１、Ｖ２  判定値
Ｖ          信号
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特開２０１６−１０３９６７号公報
【特許文献２】特願２０１６−０１２７６５号公報
【図１】
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【図２】
2018091712.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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