(57)【要約】【課題】構造を簡素にしながら、物体の複数の領域ごとに加わる面圧の分布を適切に測定できるようにする。【解決手段】物体Ｍの複数の領域ｍ１，ｍ２，ｍ３ごとに、各領域に配置されている導電性線条材１のループ部１ａを短絡させることで通電線条長を変化させ、通電線条長を変化させる前の状態での電気抵抗変化検出手段２の出力と、通電線条長を変化させた後の状態での電気抵抗変化検出手段２の出力とに基づいて、各領域に加わる面圧を個別に算出する。【選択図】図１
2009025227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体に加わる面圧を測定する面圧測定装置であって、
前記物体の複数の領域に跨って一体に配置され、外部から加えられる圧力に応じて特定の電気特性が変化する性質を持つ導電性線条材と、
前記導電性線条材に通電して当該導電性線条材の前記電気特性を計測する電気特性計測手段と、
前記物体の複数の領域ごとに、各領域内における前記導電性線条材の一部を短絡させて当該領域内の通電線条長を変化させる短絡手段と、
前記物体の複数の領域ごとに、前記短絡手段により通電線条長を変化させる前の状態における前記電気特性計測手段の計測結果と、前記短絡手段により通電線条長を変化させた後の状態における前記電気特性計測手段の計測結果とに基づいて、当該領域に加わる面圧を個別に算出する面圧算出手段とを備えることを特徴とする面圧測定装置。
【請求項２】
前記導電性線条材は、前記物体の複数の領域にそれぞれ配置されたループ部と、隣接するループ部を連結する連結部とを有し、
前記短絡手段は、前記導電性線条材のループ部を短絡させることで、当該ループ部が配置された領域内の通電線条長を変化させることを特徴とする請求項１に記載の面圧測定装置。
【請求項３】
前記短絡手段は、前記導電性線条材とともに前記物体の複数の領域に跨って一体に配置された高分子線条材を有し、当該高分子線条材が電圧の印加により縮む特性を利用して、前記導電性線条材のループ部を短絡させることを特徴とする請求項２に記載の面圧測定装置。
【請求項４】
前記短絡手段は、前記導電性線条材のループ部を横切るように配置された前記高分子線条材と、当該高分子線条材に連結された短絡用導電性線条材とを有し、前記高分子線条材が電圧の印加により縮んだときに前記短絡用導電性線条材を前記導電性線条材のループ部に対して電気的に接続させることで、当該導電性線条材のループ部を短絡させることを特徴とする請求項３に記載の面圧測定装置。
【請求項５】
前記短絡手段は、前記導電性線条材のループ部に掛け廻されるように配置された前記高分子線条材を有し、当該高分子線条材が電圧の印加により縮んだときに前記導電性線条材のループ部を絞ることにより、当該導電性線条材のループ部を短絡させることを特徴とする請求項３に記載の面圧測定装置。
【請求項６】
前記短絡手段は、前記導電性線条材のループ部を横切るように配置され、且つ、当該ループ部の２つの立ち上がり辺の一方を連結した前記高分子線条材を有し、当該高分子線条材が電圧の印加により縮んだときに前記導電性線条材のループ部の２つの立ち上がり辺の一方を他方に接触させることにより、当該ループ部を短絡させることを特徴とする請求項３に記載の面圧測定装置。
【請求項７】
前記短絡手段は、前記物体の複数の領域ごとに時間差をおいて、各領域内の通電線状長を順次変化させることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の面圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体に配置された導電性線条材の電気特性の変化から物体に加わる面圧を測定する面圧測定装置に関し、特に、物体の複数の領域ごとに加わる面圧の分布を測定できるようにした面圧測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部から加わる圧力を測定する測定装置として種々の方式の測定装置が提案されており、特に、圧力分布を測定できる測定装置としては、例えば、特許文献１に記載されているような感圧センサが知られている。この特許文献１に記載されている感圧センサは、感圧ゴムに圧力が加わったときの抵抗変化に基づいて圧力を測定するものであり、短冊状の感圧ゴムを一定間隔で電極の配置された柔軟な基板上に配置し、圧力を測定する領域ごとに感圧ゴムの抵抗変化を測定するために、各領域の両端に電極を配置し、間隔ごとの電気抵抗変化を計測するようにしている。この感圧センサは、柔軟な基盤の上に、柔軟性のある感圧ゴムを配置した構成となっていることから、ある程度の柔軟性を有しており、例えば円筒状の物体などに巻き付けて使用することが可能とされている。
【特許文献１】特開２００５−３５１６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載されている感圧センサでは、複数の領域ごとの圧力分布を測定するために、各領域ごとに電極と電線を配置してそれぞれ個別に電気抵抗を観測する必要があった。このため一つの領域に対して、少なくとも一つ以上の電極と電線が配置されるため、構造が煩雑になるという問題点があった。
【０００４】
本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みて創案されたものであって、構造を簡素にしながら、物体の複数の領域ごとに加わる面圧の分布を適切に測定できるようにした面圧測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る面圧測定装置は、物体の複数の領域に跨って一体に配置され、外部から加えられる圧力に応じて特定の電気特性が変化する性質を持つ導電性線条材を用いて、物体の複数の領域ごとに加わる面圧の分布を測定する。外部から加えられる圧力に応じて変化する導電性線条材の電気特性は、電気特性計測手段がこの導電性線条材に通電することによって計測される。また、物体の複数の領域ごとの通電線条長（通電される導電性線条材の長さ）は、短絡手段が各領域内における導電性線条材の一部を短絡させることにより変化させることが可能となっている。各領域の通電線条長が変化することで、各領域ごとに圧力に対する導電性線条材の電気特性の感度が変化する。したがって、各領域に加わる面圧は、面圧算出手段が、短絡手段により通電線条長を変化させる前の状態における電気特性計測手段の計測結果と、短絡手段により通電線条長を変化させた後の状態における電気特性計測手段の計測結果とを比較することによって、各領域ごとに個別に算出することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る面圧測定装置によれば、物体の複数の領域ごとに電極や電線を配置することなく各領域に加わる面圧を求めることができるので、装置の構造を簡素にしながら、物体の複数の領域ごとに加わる面圧の分布を適切に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００８】
［第１の実施形態］
図１は本発明に係る面圧測定装置の一実施形態を説明する図であり、面圧測定装置の要部を模式的に示す概略構成図である。
【０００９】
本実施形態の面圧測定装置は、物体Ｍの表面に沿って配置された導電性線条材１の特定の電気特性が外部から加えられる圧力に応じて変化することを利用して物体Ｍに加わる面圧を測定するものであり、特に、物体Ｍの複数の領域ｍ１，ｍ２，ｍ３ごとに加わる面圧の分布を測定できるようにしたものである。具体的には、この面圧測定装置は、例えば自動車のシートなどに組み込まれ、シート（物体Ｍ）に加わる乗員の体圧分布を計測するなどの用途で使用される。
【００１０】
ここで、外部からの圧力に応じて変化する導電性線条材１の電気特性としては、例えば、電気抵抗値やキャパシタ成分などが挙げられる。以下では、導電性線条材１の電気抵抗値の変化から物体Ｍに加わる圧力の大きさを求める場合を例に挙げて説明するが、キャパシタ成分の変化など、他の電気特性の変化から物体Ｍに加わる圧力の大きさを求める場合も、以下で説明する手法と同様の手法を用いることができる。
【００１１】
本実施形態の面圧測定装置において、導電性線条材１は、物体Ｍの複数の領域ｍ１，ｍ２，ｍ３に跨って一体に（つまり一連の線条材として）配置されている。この導電性線条材１の配置形状は、例えば図１に示すように、物体Ｍの各領域ｍ１，ｍ２，ｍ３のそれぞれに略Ｕ字状のループ形状をなすループ部１ａが配置され、隣接する領域のループ部１ａの間を連結部１ｂで連結した形状とされる。そして、この導電性線条材１の両端が電気抵抗変化検出手段２に接続されている。なお、図１においては導電性線条材１の線条方向に沿って３つの領域ｍ１、ｍ２，ｍ３が並んでいる状態を図示しているが、領域の数、すなわち各領域に配置されるループ部１ａの数は任意であり、物体Ｍの大きさや要求される分解能などに応じて適宜設定すればよい。また、導電性線条材１の線条方向に対して垂直な方向に関しては、複数本の導電性線条材１を同様の配置形状で並列に設けるようにすればよい。
【００１２】
電気抵抗変化検出手段２は、例えば、導電性線条材１に対して一定電圧での通電を行い、そのときの電流値変化から導電性線条材１の電気抵抗値の変化量を検出する（電気特性計測手段）。導電性線条材１は、上述したように外部から加えられる圧力に応じて電気抵抗値が変化するが、この外部からの圧力に応じた導電性線条材１の電気抵抗値の変化は、この電気抵抗値検出手段２によって検出される。この電気抵抗値検出手段２からの出力は、演算手段３に入力される。
【００１３】
演算手段３は、電気抵抗値検出手段２で検出された導電性線条材１の電気抵抗値の変化量から、導電性線条材１に加わる圧力、すなわち物体Ｍに加わる面圧を算出する。ここで、特に本実施形態の面圧測定装置では、この演算手段３が、物体Ｍ全体に加わる面圧だけでなく、物体Ｍの複数の領域ｍ１，ｍ２，ｍ３ごとに加わる面圧を個別に算出して、物体Ｍに加わる面圧の分布を測定できるようにしている（面圧算出手段）。なお、この演算手段３で物体Ｍの複数の領域ｍ１，ｍ２，ｍ３に加わる面圧を個別に算出する具体的手法については、詳細を後述する。
【００１４】
本実施形態の面圧測定装置では、演算手段３で物体Ｍの複数の領域ｍ１，ｍ２，ｍ３に加わる面圧を個別に算出できるようにするために、物体Ｍの複数の領域ｍ１，ｍ２，ｍ３ごとに、各領域内における導電性線条材１の一部を短絡させて当該領域内の通電線条長を変化させる機構（短絡手段）が設けられている。
【００１５】
具体的には、図１に示すように、導電性線条材１とともに、物体Ｍの複数の領域ｍ１，ｍ２，ｍ３に跨って高分子線条材４が配置されている。この高分子線条材４は、電圧の印加により縮む特性を持つものであり、導電性線条材１の各ループ部１ａを横切るようにして物体Ｍに配置されている。ここで、高分子線条材４は、例えば表面に絶縁皮膜を形成するなどの手法により、導電性線条材１との間での電気的絶縁性が確保されている。この高分子線条材４には、例えば電気抵抗値が０に近い導電性の素材よりなる複数の短絡用導電性線条材５が、物体Ｍの複数の領域ｍ１，ｍ２，ｍ３それぞれに配置された導電性線条材１の各ループ部１ａに対応させてそれぞれ連結されている。また、この高分子線条材４の両端は、当該高分子線条材４に対して電圧を印加するための駆動手段６に接続されている。そして、駆動手段６によって高分子線条材４に電圧が印加されて当該高分子線条材４が縮んだときに、短絡用導電性線状材５を高分子線条材４に沿って移動させて導電性線条材１のループ部１ｃに電気的に接続させることで、導電性線条材１のループ部１ｃを短絡させて、このループ部１ｃが配置されている領域内の通電線条長を変化させるようにしている。なお、駆動手段６が高分子線条材４に対して電圧を印加する動作は、演算手段３によって制御される。
【００１６】
本実施形態の面圧測定装置において、導電性線条材１としては、例えば、圧力刺激Ｐに対して電気抵抗値Ｒが変化する刺激応答性ポリマー繊維などを用いることができる。この刺激応答性ポリマー繊維は、ポリピロール、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸）、ＰＰＶ（パラフェニレンビニレン）のうちの少なくとも何れかを含む導電性の繊維であり、おおよその導電率は０．５〜５００Ｓ／ｃｍである。
【００１７】
この刺激応答性ポリマー繊維よりなる導電性線条材１は、例えば図２（ａ）に示すように、通電回路により通電した状態で外部からの圧力Ｐが印加されると、印加圧力Ｐの大きさに応じて電気抵抗値Ｒが変化する。なお、図２（ａ）に示す通電回路において、破線で示す部分が導電性線条材１であり、実線で示す部分が抵抗成分が０に近い導線である。この導電性線条材１の電気抵抗値Ｒと印加圧力Ｐとは、例えば図２（ｂ）に示すような相関関係を有している。したがって、この図２（ｂ）に示すような相関関係のマップを事前に作成しておけば、導電性線条材１の電気抵抗値Ｒの変化から、導電性線条材１に加わる圧力Ｐの大きさを求めることができる。なお、ここでは、印加圧力Ｐの大きさと電気抵抗値Ｒの変化との間に図２（ｂ）に示すような線形の相関が存在する導電性線条材１を例に挙げたが、導電性線条材１はこれに限定されるものではなく、印加圧力Ｐの大きさと電気抵抗値Ｒの変化との相関が非線形のものであっても、事前に相関マップが作成できるものであれば使用可能である。
【００１８】
刺激応答性ポリマー繊維よりなる導電性線条材１は、細い繊維を束ねた構成となっており、外部から圧力Ｐが加わることにより、例えば図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態へと変形し、その際の繊維の伸び縮みや圧縮による繊維間の接触点の増加等により、電気抵抗値Ｒが変化する。なお、ここでは刺激応答性ポリマー繊維を用いた導電性線条材１を例に挙げて説明したが、導電性線条材１としては、上記原理により電気抵抗値Ｒの変化が発生する他の金属繊維や炭素繊維などの他の導電性繊維を用いたものであってもよいし、また、他の原理（例えばピエゾ効果や、形状変化に伴う断面積の変化による抵抗の変化）で電気抵抗値Ｒが変化する素材を用いたものであってもよい。
【００１９】
また、本実施形態の面圧測定装置において、高分子線条材４としては、ポリピロール、ポリアニリン、スチレンスルホン酸、ポリフェニレンビニレンなどの高分子材料を含む繊維状の素材が用いられる。これらの素材は電流を流すと弾力特性が変化するという物理的性質があり、駆動手段６により電圧を印加することによって、線条長を短くさせることが可能である。
【００２０】
図４は、物体Ｍの１つの領域における導電性線条材１と高分子線条材４及び短絡用導電性線条材５との関係を示す拡大図である。
【００２１】
導電性線条材１は、上述したように、物体Ｍの１つの領域内に１つのループ部１ａを形成している。そして、この導電性線条材１のループ部１ａを横切るように、短絡用導電性線条材５が連結された高分子線条材４が配置されている。ここで、高分子線条材５に対して電圧が印加されていないときは、図４（ａ）に示すように、短絡用導電性線条材５が導電性線条材１のループ部１ａにおける一方の立ち上がり辺にのみ接触した状態となっており、領域内における導電性線条材１の通電線条長はループ部１ａを含む導電性線条材１自体の長さとなる。一方、高分子線条材５に対して電圧が印加されると、高分子線条材５が線条方向に縮むのに伴って短絡用導電性線条材５が移動し、図４（ｂ）に示すように、短絡用導電性線条材５が、導電性線条材１のループ部１ａにおける２つの立ち上がり辺の双方に接触して電気的に接続された状態となる。この状態では、導電性線条材１がループ部１ａにおいて短絡用導電性線条材５によって短絡しており、領域内における導電性線条材１の通電線条長は、図４（ａ）の状態に比べて短くなる。その結果、領域における印加圧力に対する感度が変化する。
【００２２】
すなわち、物体Ｍの各領域における印加圧力に対する感度は、その領域内で通電されている導電性線条材１の長さ（通電線条長）に比例しており、仮に領域内における導電性線条材１の通電線条長をＬとすると、その領域の印加圧力に対する感度ａは、ａ＝ｃ×Ｌとなる（ここで、ｃは通電状態にある導電性線条材１の単位長さあたりの圧力に対する電気抵抗変化量である）。このとき、高分子線条材５への電圧印加によって短絡用導電性線条材５を移動させて導電性線条材１を短絡させ、領域内における導電性線条材１の通電線条長がＬからＭに変化したとすると、その領域の印加圧力に対する感度ｂは、ｂ＝ｃ×Ｍとなり、同じ領域でも印加圧力に対する感度がａからｂへと変化する。
【００２３】
ここで、導電性線条材１の単位長さあたりの圧力に対する電気抵抗変化量ｃは、導電性線条材１の特性に依存するものであり、既知の値である。また、領域内における導電性線条材１の短絡前の通電線条長Ｌと短絡後の通電線条長Ｍも設計段階で決まるものであり、既知の値である。したがって、物体Ｍの各領域における印加圧力に対する感度ａ，ｂは、予め求めておくことができる。本実施形態の面圧測定装置は、この物体Ｍの領域における印加圧力に対する感度が変ることを利用して、感度が変化する前、つまり感度ａのときの電気抵抗変化検出手段２の出力と、感度が変化した後、つまり感度ｂのときの電気抵抗変化検出手段２の出力とをもとに、演算部３が当該領域に加わる圧力を個別に算出する仕組みとなっている。
【００２４】
なお、本実施形態の面圧測定装置では、上述したように、高分子線条材４が電圧の印加により縮む特性を利用して当該高分子線条材４に連結された短絡用導電性線条材５を移動させることで、物体Ｍの領域内における導電性線条材１のループ部１ａを短絡させて、領域の印加圧力に対する感度を変化させるようにしているが、この方式は本発明の１つの実現方法を例示したものであり、物体Ｍの領域内における導電性線条材１の通電線条長を変化させて、当該領域における印加圧力に対する感度を変更できる構成とされていれば、どのような構成をとってもかまわない。例えば、高分子線条材４の代わりに特別な物理的性質を持たない通常の繊維素材を用い、この繊維素材をモータなどのアクチュエータで駆動する構成としてもよい。また、短絡用導電性線条材５としては、電気抵抗値が０に近い導電性の素材を例としてあげたが、導電性線条材１のループ部１ａと電気的に接続されたときの感度が把握できる導電性の素材であればどのようなものを用いてもよく、例えば導電性線条材１と同じ素材を用いてもかまわない。
【００２５】
次に、本実施形態の面圧測定装置において、物体Ｍの複数の領域ｍ１，ｍ２，ｍ３にそれぞれ加わる面圧を個別に算出する具体的手法について、図５及び図６を用いて更に詳しく説明する。
【００２６】
物体Ｍの複数の領域ｍ１，ｍ２，ｍ３には、上述したように、導電性線条材１のループ部１ａがそれぞれ１つずつ配置されている。そして、これら各領域に配置された導電性線条材１のループ部１ａを横切るように１本の高分子線条材４が配置され、この高分子線条材４に、各領域ごとに１つずつの短絡用導電性線条材５が連結されている。これらの短絡用導電性線条材５は、高分子線条材４に電圧を印加することで移動して各分割領域に配置されている導電性線条材１のループ部１ａを短絡させるが、これら短絡用導電性線条材５がループ部１ａを短絡させるのに要する移動距離、すなわち短絡用導電性線条材５がループ部１ａにおける２つの立ち上がり辺の双方に接触して電気的に接続された状態となるまでの移動距離を各領域ごとに異ならせることで、ループ部１ａが短絡するタイミングをずらすことができる。
【００２７】
具体的には、図５（ａ）に示すように、領域ｍ１内で短絡用導電性線条材５がループ部１ａを短絡させるのに要する移動距離をＬ１、領域ｍ２内で短絡用導電性線条材５がループ部１ａを短絡させるのに要する移動距離をＬ２、領域ｍ３内で短絡用導電性線条材５がループ部１ａを短絡させるのに要する移動距離をＬ３としたときに、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３の関係となるように、各領域ｍ１，ｍ２，ｍ３内におけるループ部１ａと短絡用導電性線条材５との位置関係を定めておく。
【００２８】
ここで、駆動手段６により高分子線条材４に電圧を印加すると、高分子線条材４が縮むことに伴って、各領域ｍ１，ｍ２，ｍ３における短絡用導電性線条材５が高分子線条材４の線条方向に沿って移動する。そして、短絡用導電性線条材５の移動距離がＬ１に達すると、図５（ｂ）に示すように、まず領域ｍ１内でループ部１ａが短絡用導電性線条材５により短絡され、領域ｍ１内の導電性線条材１の通電線条長が短くなる。その結果、領域ｍ１における印加圧力に対する感度が、感度ａから感度ｂへと変化する。このとき、領域ｍ２，ｍ３における印加圧力に対する感度は、感度ａのままである。
【００２９】
その後、短絡用導電性線条材５の移動距離がＬ２に達すると、図５（ｃ）に示すように、領域ｍ２内におけるループ部１ａも短絡用導電性線条材５により短絡され、領域ｍ２内の導電性線条材１の通電線条長が短くなる。その結果、領域ｍ２における印加圧力に対する感度が、感度ａから感度ｂへと変化する。このとき、領域ｍ３における印加圧力に対する感度は、感度ａのままである。そして、さらに短絡用導電性線条材５が移動してその移動距離がＬ３に達すると、図５（ｄ）に示すように、領域ｍ３内におけるループ部１ａも短絡用導電性線条材５により短絡され、領域ｍ３内の導電性線条材１の通電線条長が短くなる。その結果、領域ｍ３における印加圧力に対する感度も、感度ａから感度ｂへと変化する。
【００３０】
以上のように、短絡用導電性線条材５がループ部１ａを短絡させるのに要する移動距離を物体Ｍの各領域ｍ１，ｍ２，ｍ３ごとに異ならせておくことにより、時間差をおいて各領域ｍ１，ｍ２，ｍ３内におけるループ部１ａを短絡させて通電線条長を順次変化させることができ、各領域ｍ１，ｍ２，ｍ３における印加圧力に対する感度を非同期に変化させることが可能となる。したがって、領域ｍ１の感度変更前後における電気抵抗変化検出手段２の出力、つまり図５（ａ）の状態のときの出力と図５（ｂ）の状態のときの出力とから、領域ｍ１に加わる圧力を個別に算出することができ、また、領域ｍ２の感度変更前後における電気抵抗変化検出手段２の出力、つまり図５（ｂ）の状態のときの出力と図５（ｃ）の状態のときの出力とから、領域ｍ２に加わる圧力を個別に算出することができ、また、領域ｍ３の感度変更前後における電気抵抗変化検出手段２の出力、つまり図５（ｃ）の状態のときの出力と図５（ｄ）の状態のときの出力とから、領域ｍ３に加わる圧力を個別に算出することができる。
【００３１】
図６は、物体Ｍの複数の領域ｍ１，ｍ２，ｍ３にそれぞれ加わる面圧を個別に算出する一連の処理の流れを示すフローチャートである。
【００３２】
まず、ステップＳ１において、駆動手段６による高分子線条材４への電圧印加を行っていない初期状態（図５（ａ）の状態）で、電気抵抗変化検出手段２による計測を行う。このときの出力をＷ１とすると、Ｗ１は下記式（１）で表される。  
Ｗ１＝ａ・ｗ１＋ａ・ｗ２＋ａ・ｗ３      ・・・（１）
ここで、ａは導電性線条材１のループ部１ａが短絡されていない状態での各領域ｍ１，ｍ２，ｍ３における印加圧力に対する感度であり、ｗ１は領域ｍ１に加わる面圧、ｗ２は領域ｍ２に加わる面圧、ｗ３は領域ｍ３に加わる面圧をそれぞれ表している。
【００３３】
次に、ステップＳ２において、駆動手段６による高分子線条材４への電圧印加を開始する。高分子線条材４に電圧が印加されることで、短絡用導電性線条材５の移動が開始される。短絡用導電性線条材５が移動して導電性線条材１に対して電気的に接続されることによってループ部１ａが短絡することになるが、この短絡用導電性線条材５の移動によるループ部１ａの短絡は瞬時には行われないため、ステップＳ３において、Δｔ秒待機する。
【００３４】
そして、Δｔ秒が経過したら、ステップＳ４において、電気抵抗変化検出手段２による計測を行って、その値に離散的な変化があるかどうかを判定する。この判定の結果、電気抵抗変化検出手段２の出力に離散的な変化がない場合は、ステップＳ３に戻ってΔｔ秒待機した後に再度ステップＳ４の判定を行う。そして、電気抵抗変化検出手段２の出力に離散的な変化が発生したら、領域ｍ１のループ部１ａが短絡した状態（図５（ｂ）の状態）になったと判断し、次のステップＳ５において、初期状態での出力と、領域ｍ１のループ部１ａが短絡した状態での出力とに基づいて、領域ｍ１に加わる面圧を以下の手法により算出する。
【００３５】
領域ｍ１のループ部１ａが短絡した状態での出力をＷ２とすると、Ｗ２は下記式（２）で表される。  
Ｗ２＝ｂ・ｗ１＋ａ・ｗ２＋ａ・ｗ３      ・・・（２）
ここで、ｂは導電性線条材１のループ部１ａが短絡した状態での各領域ｍ１，ｍ２，ｍ３における印加圧力に対する感度である。なお、感度ａから感度ｂへの変化が感度の増加であるか低下であるかは、導電性線条材１や短絡用導電性線条材５を構成する素材の特性に依存する。
【００３６】
上記式（１）から式（２）を引くと、Ｗ１−Ｗ２＝（ａ−ｂ）・ｗ１となり、領域ｍ１に加わる面圧ｗ１は、下記式（３）により求めることができる。  
ｗ１＝（Ｗ１−Ｗ２）／（ａ−ｂ）      ・・・（３）
ここで、ループ部１ａが短絡する前後の感度ａ，ｂは、上述したように予め求めておくことができる値であるので、領域ｍ１に加わる面圧ｗ１は、初期状態での出力Ｗ１と、領域ｍ１のループ部１ａが短絡した状態での出力Ｗ２とから算出できることが分かる。
【００３７】
以上のようにして領域ｍ１に加わる面圧を算出したら、次に、ステップＳ６において、全ての領域についての面圧の算出が終了したか否かを確認する。そして、全ての領域についての面圧の算出が終了していなければ、ステップＳ３に戻って同様の処理を繰り返す。ここでは、領域ｍ１に加わる面圧ｗ１のみが算出された状態であるので処理を継続する。そして、電気抵抗変化検出手段２の出力に再度離散的な変化が発生したら、領域ｍ１に加えて領域ｍ２のループ部１ａも短絡した状態（図５（ｃ）の状態）になったと判断し、領域ｍ１のループ部１ａのみが短絡した状態での出力と、領域ｍ１に加えて領域ｍ２のループ部１ａも短絡した状態での出力とに基づいて、領域ｍ２に加わる面圧を以下の手法により算出する。
【００３８】
領域ｍ１に加えて領域ｍ２のループ部１ａも短絡した状態での出力をＷ３とすると、Ｗ３は下記式（４）で表される。  
Ｗ３＝ｂ・ｗ１＋ｂ・ｗ２＋ａ・ｗ３      ・・・（４）
上記式（２）から式（４）を引くと、Ｗ２−Ｗ３＝（ａ−ｂ）・ｗ２となり、領域ｍ２に加わる面圧ｗ２は、下記式（５）により求めることができる。  
ｗ２＝（Ｗ２−Ｗ３）／（ａ−ｂ）      ・・・（５）
この式（５）から、領域ｍ２に加わる面圧ｗ２は、領域ｍ１のループ部１ａのみが短絡した状態での出力Ｗ２と、領域ｍ１に加えて領域ｍ２のループ部１ａも短絡した状態での出力Ｗ３とから算出できることが分かる。
【００３９】
以上のようにして領域ｍ２に加わる面圧ｗ２を算出したら、ステップＳ６において全ての領域についての面圧の算出が終了したか否かを確認するが、領域ｍ３に加わる面圧ｗ３が算出されていないので、ステップＳ３に戻って同様の処理を繰り返す。そして、電気抵抗変化検出手段２の出力に再度離散的な変化が発生したら、領域ｍ１，ｍ２に加えて領域ｍ３のループ部１ａも短絡した状態（図５（ｄ）の状態）になったと判断し、領域ｍ１，ｍ２のループ部１ａのみが短絡した状態での出力と、領域ｍ１，ｍ２に加えて領域ｍ３のループ部１ａも短絡した状態での出力とに基づいて、領域ｍ３に加わる面圧を以下の手法により算出する。
【００４０】
領域ｍ１，ｍ２に加えて領域ｍ３のループ部１ａも短絡した状態での出力をＷ４とすると、Ｗ４は下記式（６）で表される。  
Ｗ４＝ｂ・ｗ１＋ｂ・ｗ２＋ｂ・ｗ３      ・・・（６）
上記式（４）から式（６）を引くと、Ｗ３−Ｗ４＝（ａ−ｂ）・ｗ３となり、領域ｍ３に加わる面圧ｗ３は、下記式（７）により求めることができる。  
ｗ３＝（Ｗ３−Ｗ４）／（ａ−ｂ）      ・・・（７）
この式（７）から、領域ｍ３に加わる面圧ｗ３は、領域ｍ１，ｍ２のループ部１ａが短絡した状態での出力Ｗ３と、領域ｍ１，ｍ２に加えて領域ｍ３のループ部１ａも短絡した状態での出力Ｗ４とから算出できることが分かる。
【００４１】
以上のようにして全ての領域における面圧を算出したら、ステップＳ７において、駆動手段６による高分子線条材４への電圧印加を停止させて、一連の処理を終了する。なお、図６のフローチャートで示した以上の処理は、各領域におけるループ部１ａが短絡するまでの短絡用導電性線条材５の移動距離と、高分子線条材４に対する電圧印加時間との関係が分からないことを前提としているが、この関係が予め分かっていれば、図６のフローチャートにおけるステップＳ４の判定を行う必要がなく、各領域におけるループ部１ａが短絡したタイミングで、ステップＳ５の各領域における面圧を算出する処理を行うようにすればよい。
【００４２】
以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態の面圧測定装置は、物体Ｍの複数の領域ｍ１，ｍ２，ｍ３ごとに、各領域に配置されている導電性線条材１のループ部１ａを短絡させることで通電線条長を変化させ、通電線条長を変化させる前の状態での電気抵抗変化検出手段２の出力と、通電線条長を変化させた後の状態での電気抵抗変化検出手段２の出力とに基づいて、各領域に加わる面圧を個別に算出するようにしている。したがって、この面圧測定装置では、物体Ｍの複数の領域ｍ１，ｍ２，ｍ３ごとに電極や電線を配置することなく各領域に加わる面圧を求めることができ、装置の構造を簡素にしながら、物体Ｍに加わる面圧の分布を適切に測定することができる。
【００４３】
また、本実施形態の面圧測定装置では、物体Ｍの複数の領域ｍ１，ｍ２，ｍ３ごとに時間差をおいて、各領域内における導電性線条材１のループ部１ａを短絡させて通電線条長を順次変化させるようにしているので、例えば１つの高分子線条材４に対する電圧印加によって各領域における印加圧力に対する感度を非同期に変化させることが可能となり、短絡手段の構成を極めて簡素にすることができる。
【００４４】
また、本実施形態の面圧測定装置では、高分子線条材４が電圧の印加により縮む特性を利用して当該高分子線条材４に連結された短絡用導電性線条材５を移動させることで、各領域内における導電性線条材１のループ部１ａを短絡させるようにしているので、モータなどのアクチュエータを不要として短絡手段の構成をさらに簡素にすることができ、また、高分子線条材４と物体Ｍとの間に生じる摩擦が、例えば外部から線条材を引っ張る場合などに比べて低下するので、物体Ｍに対するダメージを大幅に軽減することができる。
【００４５】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について、図７を参照して説明する。本実施形態が上述した第１の実施形態と異なるところは、物体Ｍの各領域ｍ１，ｍ２，ｍ３に配置された導電性線条材１のループ部１ａを短絡させるための短絡手段の構成である。その他の部分は第１の実施形態と同様であるので、以下では、第１の実施形態と同様の部分については重複した説明を省略し、本実施形態に特徴的な部分についてのみ説明する。
【００４６】
上述した第１の実施形態では、高分子線条材４への電圧印加によって当該高分子線条材４に連結された短絡用導電性線条材５を移動させ、この短絡用導電性線条材５を導電性線条材１のループ部１ａに電気的に接続させることで、当該ループ部１ａを短絡させるようにしている。これに対して、本実施形態では、図７に示すように、高分子線条材４を導電性線条材１のループ部１ａに掛け廻されるように配置して、当該高分子線条材４が電圧印加により縮んだときにループ部１ａを絞ることで、当該ループ部１ａにおける２つの立ち上がり辺を接触させて短絡させるようにしている。
【００４７】
このような構成とした場合、高分子線条材４がループ部１ａを短絡させるのに必要な縮み量、すなわち高分子線条材４の絞り込みによりループ部１ａにおける２つの立ち上がり辺を接触させるのに必要な縮み量を、物体Ｍの各領域ｍ１，ｍ２，ｍ３ごとに異ならせるようにしておけば、第１の実施形態と同様に、各領域ｍ１，ｍ２，ｍ３におけるループ部１ａが短絡するタイミングをずらすことができる。
【００４８】
具体的には、例えば図７に示すように、領域ｍ１内でループ部１ａに掛け廻される高分子線条材４の長さをＬ２１、領域ｍ２内でループ部１ａに掛け廻された高分子線条材４の長さをＬ２２、領域ｍ３内でループ部１ａに掛け廻された高分子線条材４の長さをＬ２３としたときに、Ｌ２１＜Ｌ２２＜Ｌ２３の関係となるように、各領域ｍ１，ｍ２，ｍ３内における高分子線条材４の配置を定めておけばよい。
【００４９】
本実施形態の面圧測定装置においても、物体Ｍの複数の領域ｍ１，ｍ２，ｍ３ごとに、各領域に配置されている導電性線条材１のループ部１ａを短絡させることで通電線条長を変化させることができるので、通電線条長を変化させる前の状態での電気抵抗変化検出手段２の出力と、通電線条長を変化させた後の状態での電気抵抗変化検出手段２の出力とに基づいて、各領域に加わる面圧を個別に算出することができ、第１の実施形態と同様に、装置の構造を簡素にしながら、物体Ｍに加わる面圧の分布を適切に測定することができる。
【００５０】
また、本実施形態の面圧測定装置においても、１つの高分子線条材４に対する電圧印加によって各領域における印加圧力に対する感度を非同期に変化させることができるので、短絡手段の構成を極めて簡素にすることができる。特に、本実施形態では、導電性線条材１のループ部１ａに掛け廻された高分子線条材４が電圧印加によって縮んだときに、ループ部１ａを絞り込んで当該ループ部１ａを短絡させるようにしているので、第１の実施形態で説明した短絡用導電性線条材５を不要とすることができ、第１の実施形態と比較しても、短絡手段の構成をさらに簡素化することができる。
【００５１】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について、図８を参照して説明する。本実施形態が上述した第１の実施形態と異なるところは、物体Ｍの各領域ｍ１，ｍ２，ｍ３に配置された導電性線条材１のループ部１ａを短絡させるための短絡手段の構成である。その他の部分は第１の実施形態と同様であるので、以下では、第１の実施形態と同様の部分については重複した説明を省略し、本実施形態に特徴的な部分についてのみ説明する。
【００５２】
上述した第１の実施形態では、高分子線条材４への電圧印加によって当該高分子線条材４に連結された短絡用導電性線条材５を移動させ、この短絡用導電性線条材５を導電性線条材１のループ部１ａに電気的に接続させることで、当該ループ部１ａを短絡させるようにしている。これに対して、本実施形態では、図８に示すように、導電性線条材１のループ部１ａの２つの立ち上がり辺の一方が高分子線条材４に連結された構成とし、当該高分子線条材４が電圧印加により縮んだときにループ部１ａの２つの立ち上がり辺の一方を引っ張って他方に接触させることで、当該ループ部１ａを短絡させるようにしている。
【００５３】
このような構成とした場合、ループ部１ａの２つの立ち上がり辺が接触して短絡するまでの移動量、すなわち高分子線条材４が縮むことによってループ部１ａの２つの立ち上がり辺の一方が引っ張られて他方に接触するまでの移動量を、物体Ｍの各領域ｍ１，ｍ２，ｍ３ごとに異ならせるようにしておけば、第１の実施形態や第２の実施形態と同様に、各領域ｍ１，ｍ２，ｍ３におけるループ部１ａが短絡するタイミングをずらすことができる。
【００５４】
具体的には、例えば図８に示すように、領域ｍ１内におけるループ部１ａの２つの立ち上がり辺の間の距離をＬ３１、領域ｍ２内におけるループ部１ａの２つの立ち上がり辺の間の距離をＬ３２、領域ｍ３内におけるループ部１ａの２つの立ち上がり辺の間の距離をＬ３３としたときに、Ｌ３１＜Ｌ３２＜Ｌ３３の関係となるように、各領域ｍ１，ｍ２，ｍ３内における導電性線条材１の配置及び高分子線条材４との連結状態を定めておけばよい。
【００５５】
本実施形態の面圧測定装置においても、物体Ｍの複数の領域ｍ１，ｍ２，ｍ３ごとに、各領域に配置されている導電性線条材１のループ部１ａを短絡させることで通電線条長を変化させることができるので、通電線条長を変化させる前の状態での電気抵抗変化検出手段２の出力と、通電線条長を変化させた後の状態での電気抵抗変化検出手段２の出力とに基づいて、各領域に加わる面圧を個別に算出することができ、第１の実施形態や第２の実施形態と同様に、装置の構造を簡素にしながら、物体Ｍに加わる面圧の分布を適切に測定することができる。
【００５６】
また、本実施形態の面圧測定装置においても、１つの高分子線条材４に対する電圧印加によって各領域における印加圧力に対する感度を非同期に変化させることができるので、短絡手段の構成を極めて簡素にすることができる。特に、本実施形態では、導電性線条材１のループ部１ａの２つの立ち上がり辺の一方を高分子線条材４に連結し、当該高分子線条材４が電圧印加によって縮んだときに、ループ部１ａの２つの立ち上がり辺の一方が引っ張られて他方と接触することで当該ループ部１ａを短絡させるようにしているので、第１の実施形態で説明した短絡用導電性線条材５を不要とすることができ、第１の実施形態と比較しても、短絡手段の構成をさらに簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る面圧測定装置の要部を模式的に示す概略構成図である。
【図２】導電性線条材の特性を説明する図であり、（ａ）は導電性線条材に通電した状態で外部から圧力Ｐが印加された様子を示す模式図、（ｂ）は導電性線条材の電気抵抗値Ｒと印加圧力Ｐとの相関関係を示すグラフである。
【図３】導電性線条材の特性を説明する図であり、（ａ）は圧力印加前の状態の導電性線条材を拡大して示す模式図、（ｂ）は外部から圧力Ｐが加わったときの導電性線条材を拡大して示す模式図である。
【図４】物体の１つの領域における導電性線条材と高分子線条材及び短絡用導電性線条材との関係を示す拡大図であり、（ａ）は高分子線条材に対して電圧が印加されていない状態、（ｂ）は高分子線条材に対して電圧が印加されたときの状態を示す図である。
【図５】物体の複数の領域にそれぞれ加わる面圧を個別に算出する具体的手法を説明する図であり、（ａ）は初期状態、（ｂ）は領域ｍ１内のループ部が短絡した状態、（ｃ）は領域ｍ２内のループ部が短絡した状態、（ｄ）は領域ｍ３内のループ部が短絡した状態を示す模式図である。
【図６】物体の複数の領域にそれぞれ加わる面圧を個別に算出する一連の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態を説明する図であり、導電性線条材のループ部を短絡させるための短絡手段の他の例を示す模式図である。
【図８】本発明の第３の実施形態を説明する図であり、導電性線条材のループ部を短絡させるための短絡手段のさらに他の例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  導電性線条材
１ａ  ループ部
１ｂ  連結部
２  電気抵抗変化検出手段（電気特性計測手段）
３  演算手段（面圧算出手段）
４  高分子線条材
５  短絡用導電性線条材
６  駆動手段
Ｍ  物体
ｍ１，ｍ２，ｍ３  領域
【図１】
2009025227.tif 000003
【図２】
2009025227.tif 000004
【図３】
2009025227.tif 000005
【図４】
2009025227.tif 000006
【図５】
2009025227.tif 000007
【図６】
2009025227.tif 000008
【図７】
2009025227.tif 000009
【図８】
2009025227.tif 000010