(57)【要約】【課題】シンプルな構成でリアルな触力覚をフィードバックしてユーザに二次元状の形状の提示を行うことができるマトリックス電気粘性弁などを提供する。【解決手段】複数の行電極１１を有する第一のシート１０と、複数の行電極１１と交差する複数の列電極２１および複数の貫通孔２２を有する第二のシート２０と、第一のシート１０および第二のシート２０の間の空間によって構成された複数の流路７０に充填された電気粘性流体５０とを備え、複数の流路７０の各々は、複数の貫通孔２２の各々に連通しており、複数の流路７０の各々では、加圧または減圧された電気粘性流体５０が流動し、複数の行電極１１と複数の列電極２１との交差点の各々における行電極１１と列電極２１との間に印加される電圧に応じて、複数の貫通孔２２の各々における電気粘性流体５０の流動が制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストライプ状の複数の行電極を有する第一のシートと、
前記複数の行電極と交差するストライプ状の複数の列電極、および、前記複数の行電極と前記複数の列電極との交差点の各々に形成された複数の貫通孔を有し、前記第一のシートと離間して配置された第二のシートと、
離間して配置された前記第一のシートおよび前記第二のシートの間の空間によって構成された複数の流路に充填された電気粘性流体とを備え、
前記複数の流路の各々は、前記複数の行電極と前記複数の列電極との交差点の各々に形成され、かつ、前記複数の貫通孔の各々に連通し、
前記複数の流路の各々では、加圧または減圧された前記電気粘性流体が流動し、
前記第一のシートと前記第二のシートとは、前記第一のシートにおける前記複数の行電極が形成された主面と前記第二のシートにおける前記複数の列電極が形成された主面とが相対向するようにして配置され、
前記複数の行電極と前記複数の列電極との交差点の各々における前記行電極と前記列電極との間に印加される電圧に応じて、前記複数の貫通孔の各々における前記電気粘性流体の流動が制御される、
マトリックス電気粘性弁。
【請求項２】
さらに、前記電気粘性流体の流動を制御する行駆動回路と列駆動回路とを備え、
前記行駆動回路は、前記複数の行電極の全てに所定の第一の電圧を印加する機能と、前記複数の行電極のうち特定の行電極のみに前記第一の電圧とは異なる第一の中間電圧を印加する機能とを有し、
前記列駆動回路は、前記複数の列電極の全てに前記第一の電圧とは異なる所定の第二の電圧を印加する機能と、前記複数の列電極のうち特定の列電極のみに前記第二の電圧とは異なる第二の中間電圧を印加する機能とを有し、
前記第一の中間電圧と前記第二の中間電圧とは、前記第一の電圧と前記第二の電圧との間の電圧である、
請求項１に記載のマトリックス電気粘性弁。
【請求項３】
さらに、前記第一のシートの前記行電極が形成された主面とは反対側の主面に対向して配置され、前記第一のシートで覆われた空間部を有する容器を備え、
前記空間部は、弾性変形する隔壁膜によって第一の空間領域と第二の空間領域との２つの領域に分離され、
前記第一の空間領域には、前記電気粘性流体が充填され、
前記第二の空間領域には、気体が充填され、
前記第一のシートは、前記複数の流路の各々と前記第一の空間領域とを連通する複数の貫通孔を有し、
前記気体を加圧または減圧して前記隔壁膜を弾性変形させることで前記電気粘性流体が加圧または減圧される、
請求項１に記載のマトリックス電気粘性弁。
【請求項４】
さらに、前記第二のシートにおける前記複数の貫通孔を覆う弾性シートを備え、
前記弾性シートにおける前記複数の貫通孔の間の部分は、前記弾性シートが前記第二のシートにおける前記複数の貫通孔ごとに独立した閉空間を形成するように前記第二のシートに固定されている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のマトリックス電気粘性弁。
【請求項５】
請求項４に記載のマトリックス電気粘性弁と、
前記マトリックス電気粘性弁における前記電気粘性流体を加圧または減圧する加減圧装置とを備え、
前記加減圧装置により前記電気粘性流体が加圧または減圧されて前記電気粘性流体が前記流路から前記閉空間に流入または前記閉空間から前記流路に排出することで、前記マトリックス電気粘性弁の前記弾性シートが前記複数の貫通孔の各々に対応する前記閉空間において膨張または収縮する、
形状提示装置。
【請求項６】
ストライプ状の複数の行電極とストライプ状の複数の列電極とに印加する電圧によって前記複数の行電極と前記複数の列電極との交差点の各々に設けられた流路に充填された電気粘性流体の粘度を制御することでマトリックス状の複数の弁が構成されたマトリックス電気粘性弁の駆動方法であって、
平常時は、前記複数の行電極の全てに所定の第一の電圧を印加するとともに前記複数の列電極の全てに所定の第二の電圧を印加することで前記複数の弁の全てを閉状態に保ち、
前記複数の弁の少なくとも一つを開く場合、前記複数の弁のうち開く対象の弁に対応する前記行電極と前記列電極とに、前記第一の電圧と前記第二の電圧との間の電圧である中間電圧を印加することで前記開く対象の弁を開状態にする、
マトリックス電気粘性弁の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、マトリックス電気粘性弁、マトリックス電気粘性弁を備える形状提示装置およびマトリックス電気粘性弁の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バーチャルリアリティまたはテレイグジスタンスなどの分野では、ロボットなどに搭載されたセンサで検知した情報を人の感覚にフィードバックすることで、人にリアルな感覚を与える技術の開発が盛んに進められている。このような技術は、エンターテインメントをはじめとして、住宅のリフォームまたは自動車の販売などのビジネスの現場でも活用されるようになっている。
【０００３】
現在は、映像情報によって視覚的にリアリティを再現するものが主流であるが、さらに物に触れた触感などの感覚（触覚）をフィードバックすることで、よりリアリティを再現する開発が進められている。このような触覚を再現する技術は、遠隔地での感覚も含めたコミュニケーション分野または遠隔地での医療分野への活用、あるいは、危険な環境でも遠隔操作を行なうマニピュレータなどへの応用が期待されている。
【０００４】
従来、この種の技術に関して、例えば、特許文献１〜５に開示された装置が知られている。具体的には、特許文献１には、面内分布の振動をフィードバックすることでユーザの指先にかかる振動感を再現する装置が開示されている。特許文献２には、タッチパネルを押した時のクリック感やタッチ感をユーザに提供する装置が開示されている。特許文献３には、指や手のひらといった大まかな部位に力覚をユーザにフィードバックする装置が開示されている。特許文献４には、ユーザがグローブ形状の器具を装着して指や手を曲げる時の負荷・硬さを制御することで、ユーザに力覚を提示する装置が開示されている。特許文献５には、ユーザの指に装着してその硬さを制御することでユーザに触感を提示する装置が開示されている。
【０００５】
ところで、人が物に触れたときの感触は、物に肌が押し返される圧力と摩擦などに起因する振動とこれらの面状の分布とを総合的に感じることによってリアルな触力覚が得られるとされている。しかしながら、上記の特許文献１〜５に開示された技術では、振動や硬さなど、リアルな触力覚の一部のみが提示されているにすぎない。
【０００６】
一方、特許文献６には、二次元状に配置された複数の触覚セルによりタッチパネルの表面を凹凸形状に変形して面状の形状分布を生成することで触覚効果を提供する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−８５４３３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４１８６８号公報
【特許文献３】特開平１１−２０３０４０号公報
【特許文献４】特開２０００−５６８９９号公報
【特許文献５】特開２０１７−９７４３８号公報
【特許文献６】特表２０１０−５３２０４３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６に開示された装置は、触力覚をフィードバックしてユーザに面状の形状の提示を行うことができるものの、各触覚セルがＭＥＭＳなどによって構成されているため、構造が複雑である。
【０００９】
本開示は、シンプルな構成でリアルな触力覚をフィードバックしてユーザに二次元状の形状の提示を行うことができるマトリックス電気粘性弁および形状提示装置などを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一態様に係るマトリックス電気粘性弁は、ストライプ状の複数の行電極を有する第一のシートと、前記複数の行電極と交差するストライプ状の複数の列電極、および、前記複数の行電極と前記複数の列電極との交差点の各々に形成された複数の貫通孔を有し、前記第一のシートと離間して配置された第二のシートと、離間して配置された前記第一のシートおよび前記第二のシートの間の空間によって構成された複数の流路に充填された電気粘性流体とを備え、前記複数の流路の各々は、前記複数の行電極と前記複数の列電極との交差点の各々に形成され、かつ、前記複数の貫通孔の各々に連通し、前記複数の流路の各々では、加圧または減圧された前記電気粘性流体が流動し、前記第一のシートと前記第二のシートとは、前記第一のシートにおける前記複数の行電極が形成された主面と前記第二のシートにおける前記複数の列電極が形成された主面とが相対向するようにして配置され、前記複数の行電極と前記複数の列電極との交差点の各々における前記行電極と前記列電極との間に印加される電圧に応じて、前記複数の貫通孔の各々における前記電気粘性流体の流動が制御される。
【００１１】
本開示の一態様に係る形状提示装置は、上記のマトリックス電気粘性弁と、前記マトリックス電気粘性弁における前記電気粘性流体を加圧または減圧する加減圧装置とを備え、前記マトリックス電気粘性弁は、さらに、前記第二のシートにおける前記複数の貫通孔を覆う弾性シートを備え、前記弾性シートにおける前記複数の貫通孔の間の部分は、前記弾性シートが前記第二のシートにおける前記複数の貫通孔ごとに独立した閉空間を形成するように前記第二のシートに固定されており、前記加減圧装置により前記電気粘性流体が加圧または減圧されて前記電気粘性流体が前記流路から前記閉空間に流入または前記閉空間から前記流路に排出することで、前記マトリックス電気粘性弁の前記弾性シートが前記複数の貫通孔の各々に対応する前記閉空間において膨張または収縮する。
【００１２】
本開示の一態様に係るマトリックス電気粘性弁の駆動方法は、ストライプ状の複数の行電極とストライプ状の複数の列電極とに印加する電圧によって前記複数の行電極と前記複数の列電極との交差点の各々に設けられた流路に充填された電気粘性流体の粘度を制御することでマトリックス状の複数の弁が構成されたマトリックス電気粘性弁の駆動方法であって、平常時は、前記複数の行電極の全てに所定の第一の電圧を印加するとともに前記複数の列電極の全てに所定の第二の電圧を印加することで前記複数の弁の全てを閉状態に保ち、前記複数の弁の少なくとも一つを開く場合、前記複数の弁のうち開く対象の弁に対応する前記行電極と前記列電極とに、前記第一の電圧と前記第二の電圧との間の電圧である中間電圧を印加することで前記開く対象の弁を開状態にする。
【発明の効果】
【００１３】
シンプルな構成でリアルな触力覚をフィードバックしてユーザに二次元状の形状の提示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態に係るマトリックス電気粘性弁および形状提示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係るマトリックス電気粘性弁および形状提示装置の構成を模式的に示す平面図である。
【図３】実施の形態に係るマトリックス電気粘性弁および形状提示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】実施の形態に係るマトリックス電気粘性弁を用いた形状提示装置の第一の態様（加圧時）を模式的に示す断面図である。
【図５】実施の形態に係るマトリックス電気粘性弁を用いた形状提示装置の第二の態様（減圧時）を模式的に示す断面図である。
【図６】実施の形態に係るマトリックス電気粘性弁および形状提示装置の駆動方法の一例を示すフローチャートである。
【図７Ａ】実施の形態に係るマトリックス電気粘性弁および形状提示装置の駆動方法における電圧印加の一例を説明するための図である。
【図７Ｂ】実施の形態に係るマトリックス電気粘性弁および形状提示装置の駆動方法における電圧印加の他の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（本開示の一態様に至った知見）
まず、本開示の実施の形態を説明する前に、本発明者らが本開示を案出するに至った前段階の思想について説明する。
【００１６】
遠隔操作を行うマニピュレータなどのロボットハンドにおいては、ロボットが把持する対象物の形状および把持した感覚を遠隔地で操作するユーザに正確に伝達する必要がある。具体的には、ロボットハンドの触覚センサで検知した情報をユーザに正確に伝達する必要がある。
【００１７】
この場合、上述のように、人が物に触れたときの感触は、物に肌が押し返される圧力と摩擦などに起因する振動とこれらの面状の分布とを総合的に感じることによってリアルな触力覚が得られる。
【００１８】
したがって、ロボットハンドの触覚センサで検知した情報をユーザに正確に伝達するためには、触覚センサで検知した情報をリアルな触力覚としてフィードバックしてユーザに形状の提示を行うことが必要になる。
【００１９】
ここで、特許文献１に開示された触感覚提示装置では、二次元に配置された複数の微小電極群の上に電気粘性（ＥＲ；Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ）流体を充填し、電磁ポンプにより電気粘性流体に脈動を与えて、その脈動が指に伝わる伝わり方を面内で制御している。これにより、面内分布の振動をユーザにフィードバックすることができるので、ユーザが物体に接触するときに指先にかかる振動感を再現することができる。
【００２０】
また、特許文献２に開示されたタッチパネルでは、複数本の下部電極パターンが形成された下部基板と、下部電極パターンに直交する複数本の上部電極パターンが形成された上部電極と、下部基板と上部基板との間に充填された電気粘性流体とを備えており、下部電極パターンと上部電極パターンとの間に電圧を印加することで電気粘性流体の粘度を変化させている。これにより、ユーザがタッチパネルを指で押した時のクリック感やタッチ感をユーザに提供することができる。
【００２１】
しかしながら、特許文献１、２に開示された装置では、面状に分布した感覚をユーザに提示してはいるものの、振動やクリック感などの限られた感覚を提示するに留まる。このため、特に対象物に肌が押し返される圧力の分布情報などのリアルな触力覚として重要な感覚情報のフィードバックがなされていない。
【００２２】
また、特許文献３に開示された触力覚提示装置では、人の手と同等サイズの筐体に手を乗せて、指や手のひらなどに個別に力覚を与えており、特許文献４に開示された力覚提示装置および特許文献５に開示された触感提供装置では、グローブ状の装置を手に装着して指を曲げる時の反力を電気粘性流体で制御することで力覚を提示している。
【００２３】
しかしながら、特許文献３〜５に開示された装置では、何れも指や手のひらといった大まかな部位に力覚をフィードバックするのみであり、リアルな触力覚を提示できるレベルに達していない。
【００２４】
また、特許文献６に開示された触知タッチパネルでは、二次元状に配置された複数の触覚セルが個々に振動や変形、凹凸を形成している。これにより、圧力の平面分布情報を提示することができる。
【００２５】
特許文献６に開示された装置であれば、遠隔地のユーザなどにリアルな触力覚を提示することが可能であると考えられる。
【００２６】
しかしながら、特許文献６に開示された装置は、二次元状に配置された複数の触覚セルの各々にＭＥＭＳなどの駆動手段が設けられているため、装置が非常に高価なものになってしまうばかりでなく、駆動手段の回路から各触覚セルごとに駆動配線を引き回す必要がある。このため、触覚セルの二次元配列の規模が大きくなるほど引き回し配線が煩雑になるなど、構造が複雑化するという課題がある。
【００２７】
そこで、本発明者らは、上記課題を解決するために、シンプルな構成でありながらもリアルな触力覚をフィードバックすることができる技術について鋭意検討した。その結果、本発明者らは、互いに交差するストライプ状の複数の行電極とストライプ状の複数の列電極とを離間して配置した間に電気粘性流体（ＥＲ流体）を充填して二次元状に配置された複数のセルに対応する複数の流路を形成することで、行電極と列電極とを単純マトリックス駆動するだけで各流路における電気粘性流体の粘性を制御することができるマトリックス電気粘性弁を実現できるとともに、このマトリックス電気粘性弁を用いて二次元状に配置された各セルの変形や反力を制御することで面状の分布をユーザに提示できる形状提示装置を実現できることを見出した。
【００２８】
具体的には、本開示の一態様に係るマトリックス電気粘性弁は、ストライプ状の複数の行電極を有する第一のシートと、前記複数の行電極と交差するストライプ状の複数の列電極、および、前記複数の行電極と前記複数の列電極との交差点の各々に形成された複数の貫通孔を有し、前記第一のシートと離間して配置された第二のシートと、離間して配置された前記第一のシートおよび前記第二のシートの間の空間によって構成された複数の流路に充填された電気粘性流体とを備え、前記複数の流路の各々は、前記複数の行電極と前記複数の列電極との交差点の各々に形成され、かつ、前記複数の貫通孔の各々に連通し、前記複数の流路の各々では、加圧または減圧された前記電気粘性流体が流動し、前記第一のシートと前記第二のシートとは、前記第一のシートにおける前記複数の行電極が形成された主面と前記第二のシートにおける前記複数の列電極が形成された主面とが相対向するようにして配置され、前記複数の行電極と前記複数の列電極との交差点の各々における前記行電極と前記列電極との間に印加される電圧に応じて、前記複数の貫通孔の各々における前記電気粘性流体の流動が制御される。また、本開示の一態様に係る形状提示装置は、マトリックス電気粘性弁を備えるものである。
【００２９】
このように構成されるマトリックス電気粘性弁は、行電極と列電極との各交差点部分を単位セルとして各流路に電気粘性液体からなる制御弁を形成することができる。これにより、電気粘性液体からなる制御弁の開閉によって、各流路内では加圧または減圧された電気粘性流体が流動して第二のシートの貫通孔における電気粘性液体の流出入を制御することができる。したがって、各セルにＭＥＭＳなどの複雑で高価な駆動手段を作り込む必要がなく各セルの制御を行うことができる。これにより、低コストかつシンプルな構成でリアルな触力覚をフィードバックしてユーザに二次元状の形状の提示を行うことができる。
【００３０】
しかも、複数の行電極が形成された第一のシートと複数の列電極が形成された第二のシートとによって電気粘性流体が充填される流路を構成することがきるので、シンプルかつ薄い構成のマトリックス電気粘性弁を実現できる。これにより、マトリックス電気粘性弁を、手に装着するグローブなどに容易に組み込むことができるので、装着感に優れた形状提示装置を実現することもできる。
【００３１】
また、本開示の一態様に係るマトリックス電気粘性弁は、さらに、前記第一のシートの前記行電極が形成された主面とは反対側の主面に対向して配置され、前記第一のシートで覆われた空間部を有する容器を備え、前記空間部は、弾性変形する隔壁膜によって第一の空間領域と第二の空間領域との２つの領域に分離され、前記第一の空間領域には、前記電気粘性流体が充填され、前記第二の空間領域には、気体が充填され、前記第一のシートは、前記複数の流路の各々と前記第一の空間領域とを連通する複数の貫通孔を有し、前記気体を加圧または減圧して前記隔壁膜を弾性変形させることで前記電気粘性流体が加圧または減圧されるとよい。
【００３２】
この構成により、気体を加圧又は減圧して隔壁膜を弾性変形させることによって電気粘性流体を加圧または減圧することで、第二のシートの各貫通孔における電気粘性液体の流出入を制御することができる。このように、電気粘性流体を直接加圧または減圧するのではなく気体および隔壁膜を介して間接的に加圧または減圧することで、電気粘性流体を直接加圧または減圧する場合と比べて、電気粘性流体をより早く加圧または減圧することができるとともに、エネルギー損失を低減することができる。
【００３３】
また、本開示の一態様に係るマトリックス電気粘性弁は、さらに、前記第二のシートにおける前記複数の貫通孔を覆う弾性シートを備え、前記弾性シートにおける前記複数の貫通孔の間の部分は、前記弾性シートが前記第二のシートにおける前記複数の貫通孔ごとに独立した閉空間を形成するように前記第二のシートに固定されているとよい。
【００３４】
この構成により、電気粘性流体を加圧または減圧することによって第二のシートの各貫通孔における電気粘性液体の流出入を制御することで、第二のシートにおける複数の貫通孔ごとに弾性シートを部分的に膨らませることができる。つまり、各セルごとに弾性シートの膨らみを制御することができる。したがって、シンプルな構成でリアルな触力覚をフィードバックして二次元状の形状の提示を容易に行うことができる。
【００３５】
また、本開示の一態様に係る形状提示装置は、上記のマトリックス電気粘性弁と、前記マトリックス電気粘性弁における前記電気粘性流体を加圧または減圧する加減圧装置とを備え、前記加減圧装置により前記電気粘性流体が加圧または減圧されて前記電気粘性流体が前記流路から前記閉空間に流入または前記閉空間から前記流路に排出することで、前記マトリックス電気粘性弁の前記弾性シートが前記複数の貫通孔の各々に対応する前記閉空間において膨張または収縮するとよい。
【００３６】
この構成により、加減圧装置により電気粘性流体を加圧または減圧することで、複数の貫通孔の各々に対応する弾性シートの閉空間を膨張または収縮させることができる。したがって、リアルな触力覚をフィードバックして、高い再現性でユーザに二次元状の形状の提示を行うことができる。
【００３７】
ここで、複数の行電極と複数の列電極とが直交することによって構成される単純なマトリックス状の複数のセルの各々の電気粘性流体を制御して形状の提示を行うには、駆動方法に課題があった。
【００３８】
例えば、特許文献２に開示されたタッチパネルでは、複数本の下部電極パターンが形成された下部基板と複数本の上部電極パターンが形成された上部電極との間に平面状に充填された電気粘性流体に対して、クリック感やタッチ感を変えたい部分に対応する行電極と列電極との交差部分に電界を与えることで、電気粘性流体の粘度を上げる駆動を行なっている。この駆動方法では、選択された行電極と列電極との交差部分のみに電界を与えて電気粘性流体の粘度を上げることになる。つまり、平面状に充填された電気粘性流体を部分的に粘度を上げることになる。このため、タッチパネル全面のうちの選択された一部のみのクリック感やタッチ感を与える駆動しかできないという課題がある。
【００３９】
本発明者らは、複数の行電極と複数の列電極とが直交することによって構成される単純なマトリックス状の複数のセルであっても、行電極と列電極とによって電気粘性流体を制御することで、部分的に形状を変形させるだけでなく、デバイスの表面全体の形状を保持できるデバイスの実現を目指している。このため、デバイス全体の電気粘性流体に電界を与えて粘度を上げることで電気粘性流体の形状を保持させる必要がある。つまり、通常のマトリックス電極駆動のように、単純に電圧を印加する行電極および列電極を順番に逐次走査する駆動方法では、走査中に選択されていない行電極および列電極には電圧が加わっていないことになり、この部分での形状の保持が困難とある。
【００４０】
そこで、本発明者らは、この課題についても解決するために鋭意検討した。その結果、本発明者らは、全面の形状を保持しつつ部分的に変形量を任意に変えられる柔軟な制御を行うことができる駆動方法を見出した。
【００４１】
具体的には、本開示の一態様に係るマトリックス電気粘性弁は、さらに、前記第一のシートの前記行電極が形成された主面とは反対側の主面に対向して配置され、前記第一のシートで覆われた空間部を有する容器を備え、前記空間部は、弾性変形する隔壁膜によって第一の空間領域と第二の空間領域との２つの領域に分離され、前記第一の空間領域には、前記電気粘性流体が充填され、前記第二の空間領域には、気体が充填され、前記第一のシートは、前記複数の流路の各々と前記第一の空間領域とを連通する複数の貫通孔を有し、前記気体を加圧または減圧して前記隔壁膜を弾性変形させることで前記電気粘性流体が加圧または減圧される。また、本開示の一態様に係るマトリックス電気粘性弁の駆動方法は、ストライプ状の複数の行電極とストライプ状の複数の列電極とに印加する電圧によって前記複数の行電極と前記複数の列電極との交差点の各々に設けられた流路に充填された電気粘性流体の粘度を制御することでマトリックス状の複数の弁が構成されたマトリックス電気粘性弁の駆動方法であって、平常時は、前記複数の行電極の全てに所定の第一の電圧を印加するとともに前記複数の列電極の全てに所定の第二の電圧を印加することで前記複数の弁の全てを閉状態に保ち、前記複数の弁の少なくとも一つを開く場合、前記複数の弁のうち開く対象の弁に対応する前記行電極と前記列電極とに、前記第一の電圧と前記第二の電圧との間の電圧である中間電圧を印加することで前記開く対象の弁を開状態にする。
【００４２】
この構成により、平常時には行電極と列電極との全ての交差点（セル）における電気粘性流体に電界を与えて粘度を上げて形状を保持することができる。また、この状態を保ちながら選択的に特定の行電極と列電極との交差点の電界をゼロにして、この特定の点だけの電気粘性流体の粘度を下げて流動させることで、特定の交差点（セル）だけの形状を変形させることができる。これにより、マトリックス電気粘性弁の全面の形状を保持しつつ、部分的に変形量を任意に変えられる柔軟な制御を行うことができる。
【００４３】
以下、本開示の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００４４】
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。
【００４５】
（実施の形態）
［マトリックス電気粘性弁および形状提示装置の構成］
以下、実施の形態に係るマトリックス電気粘性弁１および形状提示装置１００の構成について、図１〜図３を用いて説明する。図１〜図３は、実施の形態に係るマトリックス電気粘性弁１および形状提示装置１００の構成を模式的に示す図であり、図１は斜視図、図２は平面図、図３は断面図を示している。なお、図１および図２では、最上層の弾性シート３０は図示しておらず、また、行電極１１および列電極２１には便宜上ハッチングを施している。また、図３では、図１および図２のIII−III線におけるマトリックス電気粘性弁１のみの断面を示している。
【００４６】
まず、マトリックス電気粘性弁１の構成について説明する。図１〜図３に示すように、本実施の形態に係るマトリックス電気粘性弁１は、第一のシート１０と、第二のシート２０と、弾性シート３０と、容器４０と、電気粘性流体５０とを備える。
【００４７】
第一のシート１０および第二のシート２０は、フレキシブル基板、フィルム基板またはエラストマー基板などの可撓性を有する基板であり、例えば樹脂材料によって構成されている。第一のシート１０および第二のシート２０を構成する樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリルなどが挙げられる。
【００４８】
第一のシート１０と第二のシート２０とは、同じ材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。本実施の形態では、第一のシート１０および第二のシート２０として、いずれもＰＥＴからなるＰＥＴシートを用いている。また、第一のシート１０および第二のシート２０の厚さは、例えば数十μｍ〜数ｍｍであるが、これに限るものではない。なお、第一のシート１０および第二のシート２０は、可撓性を有さないリジッド基板であってもよいが、可撓性を有する基板であるとよい。
【００４９】
また、第一のシート１０および第二のシート２０の平面視の形状は、例えば正方形や長方形の矩形状であるが、これに限るものではなく、円形又は四角形以外の多角形であってもよく、任意の形状が採用され得る。
【００５０】
第一のシート１０は、ストライプ状の複数の行電極１１（第一の電極）を有する。具体的には、第一のシート１０は、第一の主面１０ａおよび第一の主面１０ａに背向する第二の主面１０ｂを有しており、複数の行電極１１は、第一のシート１０の第一の主面１０ａに形成されている。複数の行電極１１は、等間隔で直線状に形成されている。なお、複数の行電極１１の各々の幅は、同じであり、例えば数ｍｍ〜数ｃｍ程度である。
【００５１】
第二のシート２０は、ストライプ状の複数の列電極２１（第二の電極）を有する。具体的には、第二のシート２０は、第一の主面２０ａおよび第一の主面２０ａに背向する第二の主面２０ｂを有しており、複数の列電極２１は、第二のシート２０の第二の主面２０ｂに形成されている。複数の列電極２１は、等間隔で直線状に形成されている。なお、複数の列電極２１の各々の幅は、同じであり、例えば数ｍｍ〜数ｃｍ程度である。
【００５２】
第二のシート２０の複数の列電極２１は、第一のシート１０の複数の行電極１１と交差している。本実施の形態において、複数の行電極１１と複数の列電極２１とは、直交している。これにより、複数の行電極１１と複数の列電極２１とが交差する交差点がマトリックス状に点在することになる。本実施の形態において、行電極１１と列電極２１との交差点における行電極１１と列電極２１との重なり部分の形状は、平面視において矩形状である。
【００５３】
また、第一のシート１０は、複数の貫通孔１２（第一の貫通孔）を有する。複数の貫通孔１２は、複数の行電極１１と複数の列電極２１との交差点の近傍の各々に形成されている。具体的には、各貫通孔１２は、行電極１１のエッジと列電極２１のエッジとの交差部分に形成されている。貫通孔１２の平面視形状は、例えば円形である。貫通孔１２の直径は、行電極１１の幅よりも狭く、一例として数ｍｍ〜数ｃｍ程度である。
【００５４】
第二のシート２０は、複数の貫通孔２２（第二の貫通孔）を有する。複数の貫通孔２２は、複数の行電極１１と複数の列電極２１との交差点の各々に形成されている。具体的には、各貫通孔２２は、列電極２１における行電極１１が重なる部分に形成されており、列電極２１を貫通している。貫通孔２２の平面視形状は、例えば円形である。貫通孔２２の直径は、列電極２１の幅よりも狭く、例えば数ｍｍ〜数ｃｍ程度である。
【００５５】
第二のシート２０は、第一のシート１０と離間して配置されている。本実施の形態において、第二のシート２０は、第一のシート１０の上方に配置されている。具体的には、第一のシート１０と第二のシート２０とは、所定の間隔をあけて、第一のシート１０における複数の行電極１１が形成された第一の主面１０ａと第二のシート２０における複数の列電極２１が形成された第二の主面２０ｂとが相対向するように平行に配置されている。
【００５６】
本実施の形態において、第一のシート１０と第二のシート２０とは、接着シート６０（第三のシート）によって貼り合わされている。つまり、第一のシート１０と第二のシート２０とは、接着シート６０によって接着固定されている。接着シート６０は、例えば、樹脂基材と、樹脂基材の両面に形成された粘着層とを有する。
【００５７】
離間して配置された第一のシート１０および第二のシート２０の間の空間によって複数の流路７０が構成されている。本実施の形態では、第一のシート１０と第二のシート２０とは接着シート６０を介して離間しているので、流路７０の高さ（深さ）は、接着シート６０の厚みと略同一である。一例として、接着シート６０の厚みは、１００μｍ程度である。
【００５８】
複数の流路７０の各々は、複数の行電極１１と複数の列電極２１との交差点の各々に形成されている。つまり、行電極１１と列電極２１との各交差点に１つの流路７０が形成されている。したがって、複数の流路７０は、マトリックス状に配置されている。複数の流路７０の各々は、接着シート６０によって分離されており、各流路７０は独立している。
【００５９】
また、複数の流路７０の各々は、第一のシート１０に形成された複数の貫通孔１２の各々に連通しているとともに、第二のシート２０に形成された複数の貫通孔２２の各々に連通している。つまり、複数の流路７０は、複数の貫通孔１２と一対一に対応しているとともに複数の貫通孔２２と一対一に対応している。具体的には、各流路７０は、一方端が第一のシート１０の貫通孔１２に繋がっており、他方端が第二のシート２０の貫通孔２２に繋がっている。
【００６０】
複数の流路７０には電気粘性流体５０が充填されている。電気粘性流体５０は、シリコンオイルなどの絶縁性液体（溶媒）にシリカ粒子などの微粒子が分散された懸濁液であり、電界が付与されることで微粒子が一方向に揃って配列されて粘度が増大する。本実施の形態では、行電極１１と列電極２１とによって電気粘性流体５０に印加する電界を制御することで、電気粘性流体５０そのものを制御弁として利用している。
【００６１】
弾性シート３０は、第二のシート２０における複数の貫通孔２２を覆うように配置されている。具体的には、弾性シート３０が複数の貫通孔２２ごとに独立した閉空間３０ａを形成するように、弾性シート３０における複数の貫通孔２２の間の部分が第二のシート２０に固定されている。閉空間３０ａは、複数の行電極１１と複数の列電極２１との交差点ごとに形成される。弾性シート３０で構成される各閉空間３０ａには、電気粘性流体５０が充填されている。
【００６２】
弾性シート３０は、エラストマーによって構成されており、ゴム弾性を有する。弾性シート３０は、一例として、シリコンゴム又はウレタンゴムによって構成されている。具体的には、弾性シート３０は、ゴム風船のようなバルーンシートである。行電極１１と列電極２１との各交差点（セル）ごとに、電気粘性流体５０によって弾性シート３０を加圧することによって、弾性シート３０を局所的に膨らませることができる。このときの弾性シート３０の膨らみは、例えばφ５ｍｍ程度である。なお、電気粘性流体５０による加圧が解除されることで、弾性シート３０の膨らみは小さくなる。
【００６３】
第一シート１０の第二シート２０側とは反対側には、容器４０が配置されている。つまり、容器４０は、第一のシート１０の行電極１１が形成された第一の主面１０ａとは反対側の主面である第二の主面１０ｂに対向して配置されている。
【００６４】
容器４０は、開口部を有するシート状の箱体である。容器４０は、可撓性を有する。この場合、容器４０は、エラストマーによって構成されていてもよい。容器４０は、例えば樹脂材料によって構成されている。容器４０の厚さは、例えば数十μｍ〜数ｍｍであるが、これに限るものではない。なお、容器４０は、可撓性を有さずに、リジッドであってもよいが、第一のシート１０および第二のシート２０と同様に、可撓性を有する方がよい。第一のシート１０および第二のシート２０とともに容器４０が可撓性を有することで、マトリックス電気粘性弁１を湾曲させたり屈曲させたりすることができる。
【００６５】
また、容器４０の平面視の形状は、例えば正方形や長方形の矩形状であるが、これに限るものではなく、円形又は四角形以外の多角形であってもよく、任意の形状が採用され得る。本実施の形態において、容器４０の平面視形状および大きさは、第一のシート１０および第二のシート２０と同じである。容器４０は、第一のシート１０の第二の主面１０ｂに固定されている。
【００６６】
容器４０は、第一のシート１０で覆われた空間部４１を有する。空間部４１は、弾性変形する隔壁膜８０によって第一の空間領域４１ａと第二の空間領域４２ｂとの２つの領域に分離されている。
【００６７】
第一の空間領域４１ａは、第一のシート１０の直近に設けられた領域である。第一の空間領域４１ａには、電気粘性流体５０が充填されている。つまり、第一の空間領域４１ａは、電気粘性流体５０の液溜まりになっている。第一の空間領域４１ａと複数の流路７０の各々とは、第一のシート１０に形成されて複数の貫通孔１２によって連通している。つまり、電気粘性流体５０は、貫通孔１２、流路７０および貫通孔２２を介して第一の空間領域４１ａから弾性シート３０で構成される各閉空間３０ａにわたって充填されている。
【００６８】
第二の空間領域４１ｂには、気体が充填されている。一例として、第二の空間領域４１ｂには、空気が充填されている。つまり、第二の空間領域４１ｂは、エア溜まりになっている。詳細は後述するが、第二の空間領域４１ｂの気体は、加減圧装置２によって加圧または減圧される。
【００６９】
容器４０には、隔壁膜８０が設けられている。隔壁膜８０は、圧力の作用に応じて変位するダイヤフラムである。一例として、隔壁膜８０は、ゴム弾性を有する薄膜のゴムシートである。隔壁膜８０を加圧して弾性変形させることで第一の空間領域４１ａ内の電気粘性流体５０が加圧または減圧される。本実施の形態では、第二の空間領域４１ｂに充填された気体を加圧または減圧することで隔壁膜８０を弾性変形させている。このように、壁膜８０を弾性変形させることによって、第一の空間領域４１ａ内の電気粘性流体５０が加圧または減圧される。つまり、本実施の形態では、電気粘性液体５０を直接加圧又は減圧するのではなく、空気圧によって電気粘性流体５０を間接的に加圧または減圧している。このように電気粘性流体５０が加圧または減圧されることによって、各貫通孔１２、各流路７０および各貫通孔２２には、加圧または減圧された電気粘性流体５０が流動することになる。
【００７０】
このように構成されるマトリックス電気粘性弁１では、複数の行電極１１と複数の列電極２１との交差点の各々における行電極１１と列電極２１との間に印加される電圧に応じて、第二のシート２０の複数の貫通孔２２の各々における電気粘性流体５０の流動が制御される。
【００７１】
この場合、例えば、貫通孔２２から弾性シート３０の閉空間３０ａに電気粘性流体５０が流入すると、弾性シート３０が膨らむ。したがって、複数の貫通孔２２の各々における電気粘性流体５０の流入を個別に制御することによって、弾性シート３０の膨らみをマトリックス状に制御することができる。これにより、ユーザに触力覚をフィードバックして面状の形状や反力を提示することができる。
【００７２】
具体的には、弾性シート３０を膨らませる場合、電気粘性流体５０は、第一のシート１０の貫通孔１２から流路７０内に流入して第二のシート２０の貫通孔２２から流出する。つまり、貫通孔２２は、電気粘性流体５０が流路７０から流出する流出孔である。そして、この電気粘性流体５０が移動する経路の途中に行電極１１と列電極２１とに電気粘性流体５０が挟まれており、行電極１１と列電極２１との各交差点における電気粘性流体５０に電界が付与される構造になっている。つまり、行電極１１と列電極２１とによって電気粘性流体５０に電界が与えられることで複数の貫通孔２２の各々に対応する電気粘性流体５０の粘度が制御され、この結果、複数の貫通孔２２の各々において、貫通孔２２から流出する電気粘性流体５０の流動を制御することができる。
【００７３】
このように、本実施の形態におけるマトリックス電気粘性弁１では、行電極１１と列電極２１との各交差点が単位セルになっており、行電極１１と列電極２１とに印加する電圧によって各交差点に設けられた流路７０に充填された電気粘性流体５０の粘度を制御している。つまり、マトリックス状に配置された複数の流路７０の各々に充填された電気粘性流体５０がマトリック状の複数の制御弁となって、第二シート２０の貫通孔２２における電気粘性流体５０の流出入が制御される。
【００７４】
次に、形状提示装置１００の構成について説明する。図１および図２に示すように、本実施の形態における形状提示装置１００は、マトリックス電気粘性弁１と、加減圧装置２と、行駆動回路３と、列駆動回路４とを備える。
【００７５】
加減圧装置２は、マトリックス電気粘性弁１における電気粘性流体５０を加圧または減圧する。本実施において、加減圧装置２は、マトリックス電気粘性弁１の容器４０の第二の空間領域４１ｂに充填された気体を加圧又は減圧することで隔壁膜８０を弾性変形させ、これにより、第一の空間領域４１ａ内の電気粘性流体５０を加圧又は減圧している。
【００７６】
具体的には、加減圧装置２は、加圧弁２ａが設けられた第一の配管と減圧弁２ｂが設けられた第二の配管とによって、マトリックス電気粘性弁１の容器４０の第二の空間領域４１ｂと接続されている。隔壁膜８０によって第一の空間領域４１ａ（液溜まり）と隔てられた第二の空間領域４１ｂ（エア溜まり）に対して加圧弁２ａを開いて圧空で加圧したり減圧弁２ｂを開いて真空で減圧したりすることで、隔壁膜８０を弾性変形させて電気粘性流体５０を加圧または減圧することができる。
【００７７】
行駆動回路３および列駆動回路４は、電気粘性流体５０の流動を制御する。本実施の形態において、行駆動回路３および列駆動回路４は、第一のシート１０の複数の行電極１１と第二のシート２０の複数の列電極２１とに電圧を印加することで電気粘性流体５０に電界を付与する。これにより、電気粘性流体５０の流動が制御される。
【００７８】
具体的には、行駆動回路３は、第一のシート１０の複数の行電極１１と電気的に接続されており、複数の行電極１１に電圧を印加する。一方、列駆動回路４は、第二のシート２０の複数の列電極２１と電気的に接続されており、複数の列電極２１に電圧を印加する。
【００７９】
本実施の形態において、行駆動回路３は、複数の行電極１１の全てに所定の第一の電圧を印加する機能と、複数の行電極１１のうち特定の行電極１１のみに第一の電圧とは異なる第一の中間電圧を印加する機能とを有する。
【００８０】
また、列駆動回路４は、複数の列電極２１の全てに第一の電圧とは異なる所定の第二の電圧を印加する機能と、複数の列電極２１のうち特定の列電極のみに第二の電圧とは異なる第二の中間電圧を印加する機能とを有する。
【００８１】
行駆動回路３が特定の行電極１１のみに印加する第一の中間電圧と、列駆動回路４が特定の列電極２１のみに印加する第二の中間電圧とは、行駆動回路３が全ての行電極１１に印加する第一の電圧と列駆動回路４が全ての列電極２１に印加する第二の電圧との間の電圧である。本実施の形態において、第一の中間電圧と第二の中間電圧とは同じである。
【００８２】
一例として、第一の電圧は、マイナス電圧（−Ｖ［Ｖ］）であり、第二の電圧はプラス電圧（＋Ｖ［Ｖ］）であり、第一の中間電圧および第二の中間電圧はゼロ（０［Ｖ］）である。つまり、行駆動回路３は、複数の行電極１１の各々に対して独立に選択して−Ｖ［Ｖ］または０［Ｖ］の電圧を印加する。また、列駆動回路４は、複数の列電極２１の各々に対して独立に選択して＋Ｖ［Ｖ］または０［Ｖ］の電圧を印加する。
【００８３】
このように構成される形状提示装置１００では、加減圧装置２により電気粘性流体５０が加圧または減圧されて電気粘性流体５０が各流路７０から弾性シート３０の各閉空間３０ａに流入または各閉空間３０ａから流路７０に排出することで、マトリックス電気粘性弁１の弾性シート３０が複数の貫通孔２２の各々に対応する閉空間３０ａにおいて膨張または収縮する。これにより、弾性シート３０の膨らみを行電極１１と列電極２１との交差点（セル）ごとにマトリックス状に制御することができるので、二次元状の任意の形状を提示することができる。
【００８４】
例えば、図４に示すように、加圧弁２ａを開けて圧空で第二の空間領域４１ｂを加圧すると、隔壁膜８０が第一の空間領域４１ａ側に押されて第一の空間領域４１ａ内の電気粘性流体５０が加圧された状態になる。
【００８５】
この場合、例えば、交差点Ｐ１と交差点Ｐ２とにおける流路７０内の電気粘性流体５０には電界を与えて電気粘性流体５０の粘度を上げて弁が閉じた状態とし、交差点Ｐ２における流路７０内の電気粘性流体５０には電界を与えないで弁が開いた状態にしておくと、交差点Ｐ２における流路７０だけの電気粘性流体５０が流動して貫通孔２２から弾性シート３０の閉空間３０ａに電気粘性流体５０が流出し、交差点Ｐ２における弾性シート３０の部位だけを膨らませることができる。
【００８６】
この状態から、図５に示すように、加圧弁２ａと閉じて減圧弁２ｂを開けて真空で第二の空間領域４１ｂを減圧すると、隔壁膜８０が第二の空間領域４１ｂ側に引っ張られて第一の空間領域４１ａ内の電気粘性流体５０が減圧された状態になる。
【００８７】
この場合、例えば、交差点Ｐ１において、流路７０内の電気粘性流体５０に電界を与えないようにすると、ここでの電気粘性流体５０の粘度が元に戻って弁が開いた状態となり、交差点Ｐ１では、弾性シート３０の閉空間３０ａから流路７０に電気粘性流体５０が流動して第一の空間領域４１ａに戻っていく。これにより、交差点Ｐ１での弾性シート３０が萎む。このとき、交差点Ｐ２と交差点Ｐ３とにおける流路７０内の電気粘性流体５０に電界を印加しておくことで、交差点Ｐ２と交差点Ｐ３とにおける電気粘性流体５０の粘度が上がって弁が閉じた状態となり、減圧時においても交差点Ｐ２と交差点Ｐ３とにおける弾性シート３０の膨らみ状態を保持することができる。
【００８８】
以上説明したように、本実施の形態に係るマトリックス電気粘性弁１および形状提示装置１００によれば、シンプルな構成でありながら、マトリックス状に配列された複数の貫通孔２２の各々における電気粘性流体５０の流動を制御することができる。これにより、弾性シート３０の表面の面内形状分布および反力分布を提示することができる。したがって、ロボットハンドなどに搭載された触覚センサなどで検知した触覚情報をリアルな触力覚としてフィードバックすることができ、触力覚のリアリティを再現することができる。
【００８９】
［マトリックス電気粘性弁および形状提示装置の駆動方法］
次に、マトリックス電気粘性弁１および形状提示装置１００の駆動方法の一例について、図１〜図３を参照しながら、図６を用いて説明する。図６は、実施の形態に係るマトリックス電気粘性弁１および形状提示装置１００の駆動方法の一例を示すフローチャートである。
【００９０】
図６に示すように、平常時においては、複数の行電極１１の全てに所定の第一の電圧を印加するとともに複数の列電極２１の全てに所定の第二の電圧を印加することで、マトリックス電気粘性弁１における複数の弁の全てを閉状態に保つ（ステップＳ１）。
【００９１】
具体的には、図７Ａに示すように、行駆動回路３によって複数の行電極１１の全てに所定の第一の電圧として−Ｖ［Ｖ］の電圧を印加するとともに、列駆動回路４によって複数の列電極２１の全てに所定の第二の電圧として＋Ｖ［Ｖ］の電圧を印加する。これにより、マトリックス電気粘性弁１の弁を構成する流路７０内の電気粘性流体５０に電位差２Ｖ［Ｖ］の電界が付与される。この結果、全ての流路７０内の電気粘性流体５０の粘度が上昇して、マトリックス電気粘性弁１の全領域において電気粘性流体５０の流動が抑制されるので、複数の弁（つまり電気粘性流体５０）の全てが閉じた状態に保たれる。
【００９２】
次に、マトリックス電気粘性弁１の複数の弁の少なくとも一つを開いて弾性シート３０を膨らませる場合、複数の弁のうち開く対象の弁に対応する行電極１１と列電極２１とに、第一の電圧と第二の電圧との間の電圧である中間電圧を印加することで開く対象の弁を開状態にする。つまり、複数の弁のうち開く対象の弁に対応する部位にける行電極１１と列電極２１とに印加する電圧を第一の電圧および第二の電圧から中間電圧に切り替える。
【００９３】
この場合、図６に示すように、複数の行電極１１を１行ごとに順次走査することで、弾性シート３０の膨らませる部位の弁を開状態にする（ステップＳ２）。例えば、１行目の行電極１１ａと２列目の列電極２１ｂとの交差点および１行目の行電極１１ａと４列目の列電極２１ｄとの交差点における弁を開きたい場合、図７Ｂに示すように、行駆動回路３によって１行目の行電極１１ａだけに第一の中間電圧として０［Ｖ］を印加し、それ以外の行電極１１ｂ〜１１ｅは−Ｖ［Ｖ］のままとし、かつ、列駆動回路４によって複数の列電極２１のうちの弁を開きたい列に対応する列電極２１ｂおよび２１ｄに第二の中間電圧として０［Ｖ］を印加し、それ以外の列電極２１ａ、２１ｃおよび２１ｅは＋Ｖ［Ｖ］のままとする。
【００９４】
この時、マトリックス電気粘性弁１における複数の弁を構成する複数の流路７０内の電気粘性流体５０に印加される電圧を見ると、０［Ｖ］が印加された１行目の行電極１ａと０［Ｖ］が印加された２列目の列電極２１ｂおよび４列目の列電極２１ｄとが交差している２つの交差点における流路７０の電気粘性流体５０のみが電位差が０［Ｖ］となり、他の流路７０の電気粘性流体５０には電位差として２Ｖ［Ｖ］またはＶ［Ｖ］が印加されていることが分かる。
【００９５】
したがって、行駆動回路３および列駆動回路４によって選択された２つの交差点の流路７０においては、電気粘性流体５０の粘度が上昇せずに弁が開いた状態となり、２つの交差点以外の他の流路７０においては、電気粘性流体５０の粘度が上昇して弁が閉じた状態にすることができる。
【００９６】
そして、図７Ｂの状態に続いて、開く対象の弁が存在する行電極１１のみを選択して０［Ｖ］を印加するように複数の行電極１１を逐次走査しながら、開く対象の弁に対応した列電極２１を選択的に０［Ｖ］にしていくことで、マトリックス電気粘性弁１の全領域において所望の流路７０の弁を選択的に逐次開状態にすることができる。
【００９７】
次に、加減圧装置２によってマトリックス電気粘性弁１の第一の空間領域４１ａ内の電気粘性流体５０を加圧する。これにより、開状態となった弁に対応する交差点では、流路７０から貫通孔２２を介して電気粘性流体５０が流出し、膨らませる部位の弾性シート３０を膨らませることができる（ステップＳ３）。
【００９８】
次に、複数の行電極１１を１行ごとに順次走査することで、膨らんでいる状態を維持する弾性シート３０の部位に対応する弁を閉状態にし、それ以外の弁を開状態にする（ステップＳ４）。
【００９９】
この場合、膨らんでいる状態を維持する弾性シート３０の部位の流路７０においては、対応する行電極１１に−Ｖ［Ｖ］を印加するとともに、対応する列電極２１に＋Ｖ［Ｖ］を印加する。これにより、この部位での流路７０内の電気粘性流体５０に電界が印加されるので、電気粘性流体５０の粘度が上がって弁が閉じた状態になる。
【０１００】
一方、膨らんでいる状態を維持する部位以外の弾性シート３０の部位の流路７０においては、対応する行電極１１に第一の中間電圧として０［Ｖ］を印加するとともに、対応する列電極２１に第二の中間電圧として０［Ｖ］を印加する。これにより、この部位での流路７０内の電気粘性流体５０に電界が印加されなくなるので、電気粘性流体５０の粘度がもとに戻って弁が開いた状態になる。
【０１０１】
次に、加減圧装置２によってマトリックス電気粘性弁１の第一の空間領域４１ａ内の電気粘性流体５０を減圧する（ステップ５）。
【０１０２】
これにより、膨らんでいる状態を維持する弾性シート３０の部位では、弁が閉じた状態になっているので、電気粘性流体５０が減圧されても弾性シート３０の閉空間３０ａ内の電気粘性流体５０は貫通孔２２を介して流路７０に戻っていかない。したがって、この部位での弾性シート３０の膨らんだ状態を維持することができる。
【０１０３】
一方、膨らんでいる状態を維持する部位以外の弾性シート３０の部位では、弁が開状態になっているので、電気粘性流体５０が減圧されると弾性シート３０の閉空間３０ａ内の電気粘性流体５０が貫通孔２２を介して流路７０に戻っていく。したがって、膨らんでいる状態を維持する部位以外の弾性シート３０の部位を元の状態に戻すことができる。つまり、膨らんでいる状態を維持する部位以外の弾性シート３０の部位を萎ませることができる。
【０１０４】
以上のようにして、１フレーム分の二次元状の形状を提示することができる。その後、ステップＳ２〜ステップＳ５を繰り返すことで、二次元状の形状を順次提示することができる。
【０１０５】
以上、本実施の形態に係るマトリックス電気粘性弁１および形状提示装置１００の駆動方法によれば、マトリックス電気粘性弁１の全領域において弁が閉じた状態を保持しつつ、所望の弁だけを開状態にすることができる。これにより、加減圧装置２によって電気粘性流体を加圧または減圧することで、全体の形状を保持しながら所望の箇所だけの弾性シート３０を膨らませて変形させることができる。したがって、リアルな触力覚をフィードバックしてユーザに二次元状の形状の提示を行うことができる。
【０１０６】
（変形例）
以上、本開示に係るマトリックス電気粘性弁および形状提示装置とこれらの駆動方法とについて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【０１０７】
例えば、上記実施の形態において、行電極１１および列電極２１の数は、いずれも５本としているが、行電極１１および列電極２１の数は、これに限るものではなく、数十本、数百本または数千本であってもよい。
【０１０８】
また、上記実施の形態では、図３に示すように、マトリックス電気粘性弁１の第一の空間領域４１ａの電気粘性流体５０が加圧も減圧もされていない状態（初期状態）において、行電極１１と列電極２１との交差点における弾性シート３０が既に膨らんでいたが、これに限らない。例えば、初期状態において弾性シート３０はどの部位も膨らんでおらず、初期状態の弾性シート３０が平面状になっていてもよい。
【０１０９】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本開示の技術は、バーチャルリアリティまたはテレイグジスタンスなどの分野において、ロボットハンドの把持状態などの触力覚を再現するデバイスなどとして有用である。
【符号の説明】
【０１１１】
１  マトリックス電気粘性弁
２  加減圧装置
２ａ  加圧弁
２ｂ  減圧弁
３  行駆動回路
４  列駆動回路
１０  第一のシート
１０ａ、２０ａ  第一の主面
１０ｂ、２０ｂ  第二の主面
１１、１１ａ〜１１ｅ  行電極
１２、２２  貫通孔
２０  第二のシート
２１、２１ａ〜２１ｅ  列電極
３０  弾性シート
３０ａ  閉空間
４０  容器
４１  空間部
４１ａ  第一の空間領域
４１ｂ  第二の空間領域
５０  電気粘性流体
６０  接着シート
７０  流路
８０  隔壁膜
１００  形状提示装置
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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