JP7597109B2 - センサ及び電子機器 - Google Patents

Description

本技術は、力を検出するセンサに関する。

近年、労働人口の減少に伴いロボットによる作業の自動化が様々な場面において検討されている。ロボットハンドの行動を高精度に制御するためには、ロボットハンドの表面に対してどの程度の力が働いているかを検出する必要がある。

下記特許文献１には、ロボットハンドの掌に設けられたセンサによって、ロボットハンドで対象物を把持したときの掌に対する力（滑り）を検出する技術が開示されている。

センサは、上層の圧力検出部と、下層の圧力検出部と、２つの圧力検出部の間に介在された変形部とを有している。このセンサでは、センサに対して面内方向にせん断力が加えられると、変形層がせん断変形し、上層の圧力検出部で検出された圧力中心位置と、下層の圧力検出部で検出された圧力中心位置との間に差が生じる。この差は、加えられたせん断力と相関がある。

特開２００９－３４７４２号公報

特許文献１に記載の技術では、センサの面内方向においてせん断力がどの位置に加えられたか応じて、変形層がどの程度せん断変形するかに違いがある。このため、せん断力の検出感度にバラつきが生じる。

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、センサの面内方向でのせん断力の位置にかかわらず、せん断力の検出感度を一様にすることが可能な技術を提供することにある。

本技術に係るセンサは、センサ部と、離隔層とを具備する。センサ部は、互いに対向する表側の第１の圧力センサ及び裏側の第２の圧力センサを含み、前記第１の圧力センサ及び前記第２の圧力センサによる面内方向での圧力検出位置に基づいて、前記面内方向の力を検出する。前記離隔層は、空隙部を有し、前記第１の圧力センサ及び前記第２の圧力センサの間に介在される。

このように、離隔層に空隙部を設けることで、センサの面内方向でのせん断力の位置にかかわらず、せん断力の検出感度を一様とすることができる。

本技術に係る電子機器は、センサを具備する。センサは、センサ部と、離隔層とを有する。
センサ部は、互いに対向する表側の第１の圧力センサ及び裏側の第２の圧力センサを含み、前記第１の圧力センサ及び前記第２の圧力センサによる面内方向での圧力の検出位置に基づいて、前記面内方向の力を検出する。
前記離隔層は、空隙部を有し、前記第１の圧力センサ及び前記第２の圧力センサの間に介在される。

本技術の第１実施形態に係るロボットハンドを示す図である。 センサを側方から見た断面図である。 センサにおけるセンサ電極層を示す平面図である。 センサにおける離隔層を裏側から見た図である。 離隔層の形状における各例を示す図である。 離隔層を裏面側から見た図であり、柱部の平面視での形状の各パターンを示す図である。 センサに対して垂直方向の下側に向けて荷重Ｆｚが加えられたときの様子がモデルとして表された図である。 センサに対して、垂直方向の荷重Ｆｚが加えられた状態で、面内方向にせん断力Ｆｓが加えられたときの様子がモデルとして表された図である。 比較例に係る離隔層におけるせん断力Ｆｓの検出感度のバラつきの評価を示す図である。 本実施形態に係る離隔層におけるせん断力Ｆｓの検出感度のバラつきの評価を示す図である。 離隔層における各実施例及び各比較例を示す図である。 せん断力Ｆｓの検出感度及びせん断力Ｆｓの検出感度のバラつきを評価したときの様子を示す図である。 せん断力Ｆｓの面内方向での検出感度の分解能を評価したときの様子を示す図である。 変形層における各実施例及び各比較例を示す図である。 各実施例及び各比較例における変形層の厚さと、目付量との関係を示す図である。 第２実施形態に係る圧力センサを側方から見た断面図である。 第２実施形態に係る各実施例及び各比較例を示す図である。 第３実施形態に係る各実施例及び各比較例を示す図である

以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。

≪第１実施形態≫
＜全体構成及び各部の構成＞
図１は、本技術の第１実施形態に係るロボットハンド１０を示す図である。図１に示すように、ロボットハンド１０は、アーム部１、リスト部２及びハンド部３を有している。

アーム部１は、複数の関節部１ａを有しており、関節部１ａの駆動により、ハンド部３を任意の位置に移動可能とされる。リスト部２は、アーム部１に対して回転可能に接続されており、その回転よりハンド部３を回転させることが可能とされている。

ハンド部３は、互いに対向する２本の指部３ａを有しており、２本の指部３ａの駆動により２本の指部３ａの間に対象物を把持することが可能とされている。なお、図１に示す例では、ハンド部３の構成が２本指の構成とされているが、指部３ａの数については３本、４本、・・等、適宜変更可能である。

２本の指部３ａにおいて互いに対向する面には、それぞれ、センサ２０が設けられている。センサ２０は、センサ２０に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に加えられた力を検出可能とされており、また、センサ２０に対して面内方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に加えられた力を検出可能とされている。つまり、センサ２０は、３軸方向に対応する力を検出可能な３軸センサとされている。なお、センサ２０の構成については、図２などを参照して後述する。

ロボットハンド１０は、図示しない制御装置の制御により駆動される。制御装置は、ロボットハンド１０において専用の機器であってもよいし、汎用の装置であってもよい。制御装置が汎用の装置である場合、制御装置は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）、携帯電話機（スマートフォンを含む）、ネットワーク上のサーバ装置等であってもよい。

制御装置は、制御部、記憶部等を含む。制御部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、記憶部に記憶されたプログラムに基づき、ロボットハンド１０における各部の駆動を制御する。典型的には、制御部は、センサ２０において検出された３軸方向の力の情報を取得し、この力の情報に基づいて、適切な把持力で安定して対象物を把持するようにハンド部３の駆動を制御する。

記憶部は、制御部の処理に必要な各種のプログラムやデータが記憶される不揮発性のメモリと、制御部の作業領域として用いられる揮発性のメモリとを含む。各種プログラムは、半導体メモリ等の可搬性の記録媒体から読み取られてもよいし、ネットワーク上のサーバ装置からダウンロードされてもよい。

［センサ２０］
図２は、センサ２０を側方から見た断面図である。図３は、センサ２０におけるセンサ電極層３０を示す平面図である。図４は、センサ２０における離隔層２３を裏側から見た図である。

センサ２０における各図において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、センサ２０におけるセンシング面に平行な面内方向であり、Ｚ軸方向は、センシング面に対して垂直な垂直方向である。なお、図２において、上側が外力が加えられる表側に対応しており、下側がその反対側の裏側に対応している。

図２～図４に示すように、センサ２０は、全体として平面視で矩形の平板状の形状を有している。なお、典型的には、センサ２０の平面視での形状については、センサ２０が配置される箇所の形状に応じて適宜設定されればよく、センサ２０の平面視での形状については特に限定されない。例えば、センサ２０における平面視での形状は、四角形以外の多角形や、円形、楕円形などであってもよい。

センサ２０は、表側の第１の圧力センサ２２ａ及び裏側の第２の圧力センサ２２ｂを含むセンサ部２１と、第１の圧力センサ２２ａ及び第２の圧力センサ２２ｂの間に介在された離隔層２３とを備えている。つまり、センサ２０は、垂直方向で下層側から順番に、第２の圧力センサ２２ｂ、離隔層２３、第１の圧力センサ２２ａが積層された積層構造とされている。なお、以降の説明において２つの圧力センサ２２ａ、２２ｂを特に区別しない場合には、単に圧力センサ２２と呼ぶ。

第１の圧力センサ２２ａの上側（表側）には、例えば、人間の皮膚と同様の硬さの粘弾性層（不図示）が設けられる。この粘弾性層は、外力に応じて変形しつつ、センサ２０に対して外力を伝達する。

「センサ部２１」
センサ部２１は、第１の圧力センサ２２ａによる面内方向での圧力中心位置（圧力検出位置）及び第２の圧力センサ２２ｂによる面内方向での圧力中心位置（圧力検出位置）に基づいて、センサ２０に対して面内方向に加えられた力（せん断力Ｆｓ）を検出する。また、センサ部２１は、第１の圧力センサ２２ａによって検出された圧力の値に基づいて、センサ２０に対して垂直方向の上側から加えられた力（荷重Ｆｚ）を検出する。

なお、センサ部２１は、第１の圧力センサ２２ａによって検出された圧力の値及び第２の圧力センサ２２ｂによって検出された圧力の値の２つの値に基づいて、センサ２０に対して垂直方向の上側から加えられた力を検出してもよい。つまり、典型的には、センサ部２１は、第１の圧力センサ２２ａ及び第２の圧力センサ２２ｂのうち少なくとも第１の圧力センサ２２ａによって検出された圧力の値に基づいて、垂直方向の上側から加えられた力を検出するように構成されていればよい。

（第１の圧力センサ２２ａ及び第２の圧力センサ２２ｂ）
第１の圧力センサ２２ａ及び第２の圧力センサ２２ｂは、垂直方向で互いに対向するように配置される。第１の圧力センサ２２ａは、垂直方向において下層側から順番に、センサ電極層３０ａ、変形層２７ａ、電極フィルム層２６ａが積層された積層構造とされている。また、第２の圧力センサ２２ｂは、垂直方向において下層側から順番に、電極フィルム層２６ｂ、変形層２７ｂ、センサ電極層３０ｂが積層された積層構造とされている。

ここでの説明から理解されるように、第１の圧力センサ２２ａ及び第２の圧力センサ２２ｂは、上下が逆となるように配置されている。このため、第１の圧力センサ２２ａ及び第２の圧力センサ２２ｂは、両者ともセンサ電極層３０が離隔層２３側に配置される構成とされている。なお、第１の圧力センサ２２ａ及び第２の圧力センサ２２ｂは、上下逆である点を除いて基本的に同様の構成である。なお、第１の圧力センサ２２ａ及び第２の圧力センサ２２ｂは、上下が同じとなるように配置されていてもよい。

（センサ電極層３０）
センサ電極層３０（図２及び図３参照）は、フレキシブルプリント基板等により構成されている。センサ電極層３０は、平面視で矩形の本体３６と、本体３６から外方に向けて延設された引き出し部３７とを有する。引き出し部３７は、圧力センサ２２によって検出された圧力の情報を制御部等に出力するために設けられている。なお、センサ電極層の平面視での形状については、矩形に限られず、適宜変更することができる。

センサ電極層３０は、可撓性を有する基材２９と、基材２９の内部に設けられた複数のセンシング部２８とを有している。

基材２９の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネード、アクリル樹脂等の高分子樹脂が用いられる。

センシング部２８は、縦横（縦：Ｙ軸方向、横：Ｘ軸方向）に所定の間隔を開けて規則的に配列されている。図３に示す例では、センシング部２８の数は、５×５（縦×横）で合計２５個とされている。なお、センシング部２８の数については、適宜変更可能である。

センシング部２８は、電極フィルム層２６におけるリファレンス電極層２５との間の距離の変化を静電容量の変化として検出することが可能な静電容量式のセンサとされている。センシング部２８は、例えば、図示しない櫛歯状のパルス電極と、櫛歯状のセンス電極とを含む。櫛歯状のパルス電極と、櫛歯状のセンス電極とは、櫛歯が互いに向かいように配置されており、また、一方の櫛歯の間に他方の櫛歯が入り込むように配置されている。なお、センシング部２８の方式については、特に限定されず、どのような方式が用いられてもよい。

（電極フィルム層２６）
電極フィルム層２６は、可撓性を有しており、フィルム層２４と、フィルム層２４の一方の面側（変形層２７の面側）に設けられたリファレンス電極層２５とを有している。リファレンス電極層２５は、いわゆる接地電極であり、グランド電位とされている。

電極フィルム層２６は、厚さが、例えば、１０μｍ～１００μｍ程度とされる。また、リファレンス電極層２５は、厚さが、例えば、０．０５μｍ～０．５μｍ程度とされる。

フィルム層２４の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネード、アクリル樹脂等の高分子樹脂が用いられる。また、リファレンス電極層２５の材料としては、例えば、無機系導電材料や、有機系導電材料、無機系導電材量及び有機系導電材料の両方を含む導電材料等が用いられる。

無機系導電材料としては、例えば、アルミニウム、銅、銀などの金属や、ステンレス鋼などの合金、酸化亜鉛、酸化インジウムなどの金属酸化物などが挙げられる。また、有機系導電材料としては、カーボンブラック、炭素繊維などの炭素材料や、置換又は無置換のポリアニリン、ポリピロール等の導電性ポリマーなどが挙げられる。なお、材料としては、導電性を有する材料であればどのような材料が用いられてもよい。

リファレンス電極層２５は、例えば、蒸着や、スパッタリング、接着、塗布等の方法によって、フィルム層２４上に形成される。なお、フィルム層２４は、省略することもでき、この場合、リファレンス電極層２５は、ステンレス鋼、アルミニウムなどの金属薄板や、導電繊維、導電不織布などにより構成される。

（変形層２７）
変形層２７は、センサ電極層３０と、電極フィルム層２６（リファレンス電極層２５）との間に介在されている。変形層２７は、厚さが、例えば、５０μｍ～３００μｍ程度とされる。

変形層２７は、外力に応じて弾性変形可能に構成されている。センサ２０に対して垂直方向に外力が加えられたとき、外力に応じて、変形層２７が弾性変形しつつ、リファレンス電極層２５がセンサ電極層３０に近づく。このとき、センシング部２８において、パルス電極と、センス電極間の静電容量が変化するので、センシング部２８は、この静電容量の変化を圧力値として検出することができる。

変形層２７の厚さは、１００μｍよりも大きく、かつ、１０００μｍ以下とされており、変形層２７における目付量は、５０ｍｇ／ｃｍ^２以下とされている。変形層２７の厚さ及び目付量がこの範囲内に設定されることで、垂直方向における圧力センサ２２の検出感度を向上させることがきる。

変形層２７の厚さの下限値は、１００μｍよりも大きければ特に限定されないが、この下限値は、例えば、１５０μｍ以上、２００μｍ以上、２５０μｍ以上、３００μｍ以上等とされてもよい。

また、変形層２７の厚さの上限値は、１０００μｍ以下であれば特に限定されないが、この上限値は、例えば、９５０μｍ以上、９００μｍ以下、８５０μｍ以下、８００以下等とされてもよい。

変形層２７の厚さは以下のようにして求められる。まず、圧力センサ２２がＩＢ（Focused Ion Beam）法等により加工されて断面が作製され、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）が用いられて断面画像（以下「断面ＳＥＭ像」と呼ぶ）が撮影される。次に、この断面ＳＥＭ像中の変形層２７からポイントが無作為に選び出されて、そのポイントで変形層２７の厚さが測定される。

変形層２７の目付量の上限値は、５０ｍｇ／ｃｍ^２以下であれば特に限定されないが、この上限値は、例えば、４５ｍｇ／ｃｍ^２以下、４０ｍｇ／ｃｍ^２以下、３５ｍｇ／ｃｍ^２以下などとされてもよい。

変形層２７の目付量の下限値は、特に限定されないが、この下限値は、例えば、３ｍｇ／ｃｍ^２以上、５ｍｇ／ｃｍ^２以上、７ｍｇ／ｃｍ^２以上、１０ｍｇ／ｃｍ^２以上などとされてもよい。

変形層２７の目付量は以下のようにして求められる。まず、圧力センサ２２から電極フィルム層２６が除去される（例えば、引き剥がされる）ことにより、変形層２７の表面が露出された後、この状態で圧力センサ２２の質量Ｍ１が測定される。次に、圧力センサ２２から変形層２７が除去された（例えば、溶剤で溶かされる）後、この状態で圧力センサ２２の質量Ｍ２が測定される。最後に、以下の式から目付量が求められる。
変形層２７の目付量［ｍｇ／ｃｍ^２］＝（質量Ｍ１－質量Ｍ２）／（変形層２７の面積Ｓ）

変形層２７は、多孔質層を含む。多孔質層は、ファイバー層であってもよい。ファイバー層は、例えば不織布または織布である。ファイバー層に含まれるファイバーは、ナノファイバーであってもよいし、それよりも太いファイバーであってもよい。なお、変形層２７がナノファイバー層である場合、圧力センサ２２の垂直方向における感度をさらに向上させることができる。ファイバーは、高分子樹脂を含んでいてもよいし、無機材料を含んでいてもよい。なお、ファイバーが高分子樹脂を含む場合、圧力センサ２２の垂直方向における感度をさらに向上させることができる。

多孔質層は、繊維状構造体により形成された３次元立体構造物（不織布のような不規則なネットワーク構造物）を含み、複数の隙間（細孔）が設けられていてもよい。多孔質層が３次元立体構造を含むことで、空孔率が大きい構造が作製可能となり、かつ、薄膜化も容易である。

繊維状構造体は、繊維径（直径）に対して十分な長さを有する繊維状物質である。例えば、複数の繊維状構造体が集合し、ランダムに重なって多孔質層を構成する。１つの繊維状構造体がランダムに絡みあって多孔質層を構成していてもよい。あるいは、１つの繊維状構造体による多孔質層と複数の繊維状構造体による多孔質層とが混在していてもよい。

繊維状構造体は例えば直線状に延在している。繊維状構造体は、どのような形状であってもよく、例えば、縮れていたり、途中で折れ曲がったりしていてもよい。あるいは、繊維状構造体は途中で分岐していてもよい。

繊維状構造体の最小繊維径は、例えば、５００ｎｍ以下、３００ｎｍ以下等される。平均繊維径は、例えば０．１μｍ以上１０μｍ以下等とされる。平均繊維径が小さくされることにより、細孔の孔径が大きくなる。平均繊維径は、例えば、走査型電子顕微鏡等を用いた顕微鏡観察により測定することができる。繊維状構造体の平均長さは任意である。繊維状構造体は、例えば、相分離法、相反転法、静電（電界）紡糸法、溶融紡糸法、湿式紡糸法、乾式紡糸法、ゲル紡糸法、ゾルゲル法またはスプレー塗布法等により形成される。このような方法が用いられることにより、繊維径に対して十分な長さを有する繊維状構造体を容易に、かつ安定して形成することができる。

繊維状構造体は、高分子材料および無機材料の少なくとも一方により形成されており、特に、ナノファイバーにより構成される。ここでナノファイバーとは、繊維径が１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、長さが繊維径の１００倍以上である繊維状物質である。このようなナノファイバーを繊維状構造体として用いることにより、空孔率が高く、かつ、薄膜化が可能となる。ナノファイバーからなる繊維状構造体は、静電紡糸法により形成されてもよい。静電紡糸法が用いらえることにより繊維径が小さい繊維状構造体を容易に、かつ安定して形成することができる。

変形層２７は、例えば、柱構造を含むパターンニング構造により構成されていてもよい。このパターニング構造は、行列状、ストライプ状、メッシュ状、放射状、幾何学様状、螺旋状など、様々な構造を採用することができる。

「離隔層２３」
離隔層２３は、接着層（不図示）を介して、第１の圧力センサ２２ａ及び第２の圧力センサ２２ｂの間に固定されている。離隔層２３は、外力に応じて変形可能とされている。離隔層２３は、空隙部３３を有しており、空隙部３３によって形成された、垂直方向に延在する複数の柱部３４を有している。空隙部３３は、離隔層２３の裏面側（第２の圧力センサ２２ｂ側）において、垂直方向で離隔層２３を貫通しない溝状に設けられている。

離隔層２３は、空隙部３３を有しない埋め尽くし構造による埋め尽くし層３１（第１の層）を表側（第１の圧力センサ２２ａ側）に有している。また、離隔層２３は、空隙部３３を有し、かつ、空隙部３３によって形成された複数の柱部３４を有する柱層３２（第２の層）を裏側（第２の圧力センサ２２ｂ側）に有している。

複数の柱部３４は、それぞれ、垂直方向で太さが一定ではなく、その太さが異なる形状を有している。図２、図４に示す例では、複数の柱部３４は、垂直方向で表側（第１の圧力センサ２２ａ側）から裏側（第２の圧力センサ２２ｂ側）にかけてその太さが徐々に細くなるように形成されている。具体的には、図２、図４に示す例では、複数の柱部３４は、それぞれ、逆四角錐台状の形状を有している。なお、柱部３４は、逆円錐台状や、逆三角錐台状、逆五角錐台状、逆六角錐台状、・・等の形状により形成されていてもよい。

柱部３４は、縦横に規則的に配列されている。柱部３４は、それぞれ、垂直方向でセンシング部２８に対応する位置に設けられており、従って、柱部３４を形成するための空隙部３３は、垂直方向でセンシング部２８に対応しない位置に設けられている。柱部３４の数は、第２の圧力センサ２２ｂにおけるセンシング部２８ｂの数と同じ数とされており、５×５（縦×横）で合計２５個とされている。なお、柱部３４の数については、適宜変更可能である。

離隔層２３は、その厚さが、例えば、１０００μｍ～５０００μｍ程度とされる。柱部３４の垂直方向の高さ（つまり、溝状の空隙部３３の深さ）は、離隔層２３の厚さの２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上等とされる。なお、柱部３４の高さは、高くても問題ないが（例えば、離隔層２３の厚さの１００％）、低すぎると（例えば、離隔層２３の厚さの２０％未満）、柱部３４が有効に機能しなくなってしまう可能性がある。

柱部３４の下面（第２の圧力センサ２２ｂに接触する箇所）の面積（面内方向）は、第２の圧力センサ２２のセンシング部２８ｂの面積に応じて設定されており、例えば、センシング部２８ｂの面積と同程度の面積とされる。

離隔層２３は、典型的には、粘弾性特性を有する粘弾性材料により構成される。離隔層２３に用いられる材料としては、例えば、シリコンゲル、ウレタンゲル、合成ゴム、発泡体等が挙げられる。

（離隔層２３における各例）
次に、離隔層２３の形状における各例について説明する。図５は、離隔層２３の形状における各例を示す図である。図５には、離隔層２３の形状について、形状Ａ～形状Ｆの６パターンが示されている。なお、図５では、第１の圧力センサ２２ａ及び第２の圧力センサ２２ｂが簡略して図示されている。

（形状Ａ）
形状Ａは、図２及び図４において既に説明した形状である。

（形状Ｂ）
形状Ｂでは、形状Ａと同様に、空隙部３３が、離隔層２３の裏面側（第２の圧力センサ２２ｂ側）において、垂直方向で離隔層２３を貫通しない溝状に設けられている。また、形状Ｂでは、形状Ａと同様に、埋め尽くし層３１及び柱層３２の２層構造とされている。

形状Ａでは、柱部３４の太さが垂直方向で太さが異なる形状とされていたが、形状Ｂでは、柱部３４が垂直方向で同じ太さとされている。具体的には、形状Ｂでは、柱部３４の形状が四角柱状の形状を有している。なお、この柱部３４の形状は、円柱状や、三角柱状、五角柱状、六角柱状、・・等の形状により形成されていてもよい。

なお、形状Ｂにおける柱部３４は、形状Ａにおける柱部３４と同様に、典型的には、垂直方向において、第２の圧力センサ２２ｂにおけるセンシング部２８ｂに対応する位置に設けられる。なお、これについては、形状Ｃ～形状Ｅについても同様である。

（形状Ｃ）
形状Ａ及び形状Ｂでは、空隙部３３が、垂直方向で離隔層２３を貫通しない溝状とされていたが、形状Ｃでは、空隙部３３が垂直方向で離隔層２３を貫通する穴状とされている。この関係で、形状Ｃでは、柱部３４の高さが形状Ａ及び形状Ｂよりも高く、柱部３４の高さが離隔層２３の厚さと一致している。つまり、柱部３４の高さが、離隔層２３の厚さに対して１００％とされている。

また、形状Ａ及び形状Ｂでは、離隔層２３が埋め尽くし層３１及び柱層３２の２層構造とされていたが、形状Ｃでは、埋め尽くし層３１が存在せず、離隔層２３は柱層３２の１層構造である。

形状Ｃでは、柱部３４の形状が逆四角錐台であるが、柱部３４の形状については、逆円錐台状や、逆三角錐台状、逆五角錐台状、逆六角錐台状、・・等であってもよい。

（形状Ｄ）
形状Ｄでは、形状Ｃと同様に、空隙部３３が垂直方向で離隔層２３を貫通する穴状とされている。また、形状Ｄでは、形状Ｃと同様に、柱部３４の高さが離隔層２３の厚さと一致しており、柱部３４の高さが、離隔層２３の厚さに対して１００％とされている。

形状Ｃでは、柱部３４の太さが垂直方向で太さが異なる形状とされていたが、形状Ｄでは、柱部３４が垂直方向で同じ太さとされている。具体的には、形状Ｄでは、柱部３４の形状が四角柱状の形状を有している。なお、この柱部３４の形状は、円柱状や、三角柱状、五角柱状、六角柱状、・・等の形状により形成されていてもよい。

（形状Ｅ）
形状Ｅは、形状Ａ～形状Ｄ等の組み合わせの一例を示している。つまり、形状Ａ～形状Ｄ等は、適宜組み合わせることができる。

形状Ｅにおいて、最も左側の柱部３４は、形状Ｃの柱部３４に対応している。それ以外の４つの柱部３４は、形状Ｄにおける柱部３４に対応しているが、それぞれ太さが異なっている。なお、右から２番目の柱部３４については、垂直方向の中央の位置に円形の空隙部３３（第１の圧力センサ２２ａ及び第２の圧力センサ２２ｂのどちらにも接しない空隙部３３）を有している。

（形状Ｆ）
形状Ｆは、空隙部３３を有しない比較例であり、離隔層２３'は、その全体が埋め尽くし構造とされている。

（平面視での形状）
図６は、離隔層２３を裏面側から見た図であり、柱部３４の平面視での形状の各パターンを示す図である。

図６の一番上の図は、柱部３４が四角柱状とされたときの様子を示している。また、図６の上から２番目の図は、柱部３４が六角柱状（ハニカム構造）とされたときの様子を示している。また、図６の上から３番目の図は、異なる形状（円柱、四角柱、三角柱等）の柱部３４が組み合わされたときの様子が示されている。なお、図６における一番下の図は、空隙部３３を有しない比較例に対応している。

＜せん断力Ｆｓ（面内方向での力）の検出原理＞
次に、せん断力Ｆｓ（面内方向での力）の検出の原理について説明する。

図７は、センサ２０に対して垂直方向の下側に向けて荷重Ｆｚが加えられたときの様子がモデルとして表された図である。図８は、センサ２０に対して、垂直方向の荷重Ｆｚが加えられた状態で、面内方向にせん断力Ｆｓが加えられたときの様子がモデルとして表された図である。なお、図７及び図８では、検出された圧力の等高線が破線の円形で示されている。

図７に示すように、センサ２０に対して、垂直方向の下側に荷重Ｆｚが加えられた場合、第１の圧力センサ２２ａによって検出された面内方向での圧力中心位置Ｐと、第２の圧力センサ２２ｂによって検出された面内方向での圧力中心位置Ｑとは一致する。なお、圧力中心位置とは、検出された圧力分布のうち最も高い圧力に対応する面内方向での位置を意味する。

一方、図８に示すように、センサ２０に対して、垂直方向の下側に荷重Ｆｚが加えられつつ、面内方向にせん断力Ｆｓが加えられた場合、第１の圧力センサ２２ａによって検出された面内方向での圧力中心位置Ｐと、第２の圧力センサ２２ｂによって検出された面内方向での圧力中心位置Ｑとは一致しない。

離隔層２３は、面内方向に加えられたせん断力Ｆｓに応じて歪むが、このとき、離隔層２３は、せん断力Ｆｓに対応するせん断応力σを生じる。ここで、離隔層２３の剛性率をＧとし、離隔層２３の厚さをｔとする。また、第１の圧力センサ２２ａの圧力中心位置Ｐと、第２の圧力センサ２２ｂの圧力中心位置Ｑとの差をｄ（＝ｔ×ｔａｎθ）とする。この場合、せん断応力σ（せん断力Ｆｓ）は、以下の式により表される。
σ＝Ｆｓ＝Ｇ×ｄ

ここで、式における右辺において離隔層２３の剛性率Ｇは既知である。従って、第１の圧力センサ２２ａにおける面内方向での圧力中心位置Ｐと、第２の圧力センサ２２ｂにおける面内方向での圧力中心位置Ｑとに基づいて、これらの差ｄを求めれば、せん断応力Ｆｓ、つまり、面内方向の力を検出することができる。

＜せん断力Ｆｓの検出感度のバラつきの評価＞
次に、比較例に係る離隔層２３'及び本実施形態に係る離隔層２３におけるせん断力Ｆｓの検出感度のバラつきの評価について説明する。

［比較例］
まず、比較例に係る離隔層２３'におけるせん断力Ｆｓの検出感度のバラつきの評価について説明する。図９は、比較例に係る離隔層２３'におけるせん断力Ｆｓの検出感度のバラつきの評価を示す図である。図９の上側の図は、比較例に係るセンサ２０を示す上面図であり、せん断力Ｆｓが加えられた面内方向でのポイント及び方向を示している。図９の中央の図は、比較例に係るセンサ２０を示す側面図である。

図９の中央の図に示されているように、比較例に係る離隔層２３'は、空隙部３３を有しおらず、その全体が埋め尽くし構造とされている。また、図９の上側の図に示すように、この評価試験では、センサ２０の面内方向において、左上角付近のＡ点、左下角付近のＢ点、及び中央のＣ点に対して、別々のタイミングで、垂直方向の荷重Ｆｚが加えられてＸ軸方向に向けてせん断力Ｆｓが加えられた。

図９の下側の図は、Ａ点、Ｂ点及びＣ点において、それぞれ、せん断力Ｆｓを変化させ、圧力中心位置Ｐ及び圧力中心位置Ｑの差ｄを測定したときの図である。

図９の下側の図において、せん断力Ｆｓが３Ｎである箇所に着目する。面内方向の角付近のＡ点及びＢ点では、３Ｎのせん断力Ｆｓが加えられると、第１の圧力センサ２２ａの圧力中心位置Ｐ及び第２の圧力センサ２２ｂの圧力中心位置Ｑにおいて、約０．５ｍｍの差ｄが生じる。これに対して、面内方向の中央付近のＣ点では、３Ｎのせん断力Ｆｓが加えられたとき、第１の圧力センサ２２ａの圧力中心位置Ｐ及び第２の圧力センサ２２ｂの圧力中心位置Ｑにおいて、約０．３ｍｍの差しか生じない。

つまり、同じせん断力Ｆｓが加えられたにもかかわらず、中央付近のＣ点では、角付近のＡ点及びＢ点に比べて、差ｄが小さくなってしまっている。この場合において、Ａ点、Ｂ点及びＣ点において、それぞれの差ｄに基づいてせん断力Ｆｓが算出されたとする。この場合、同じせん断力Ｆｓが加えられたにもかかわらず、Ｃ点で求められるせん断力Ｆｓは、Ａ点及びＢ点で求められるせん断力Ｆｓよりも小さくなってしまう。このように、比較例では、面内方向における各ポイントでのせん断力Ｆｓの検出感度が異なってしまう。

これは、比較例では、離隔層２３'が全体的に埋め尽くし構造となっている関係上、各ポイントに対して同じせん断力Ｆｓが加えられたとしても、各ポイントにおいて離隔層２３'で生じるせん断応力σに差があるためである。つまり、面内方向の中央付近では、面内方向の周辺付近に比べて、離隔層２３'は、せん断力Ｆｓに対するせん断応力σが大きく、せん断力Ｆｓに対して歪みにくい。逆に、面内方向の周辺付近では、面内方向の中央付近に比べて、離隔層２３'は、せん断力Ｆｓに対するせん断応力σが小さく、せん断力Ｆｓに対して歪みやすい。

なお、図９の下側の図では、グラフの傾きが各ポイントでのせん断力Ｆｓの検出感度を示している。つまり、傾きが大きいほどせん断力Ｆｓの検出感度が良く、傾きが小さいほどせん断力Ｆｓの検出感度が悪い。

図９の下側の図から理解されるように、中央付近のＣ点では、角付近のＡ点及びＢ点に比べてせん断力Ｆｓの検出感度が悪い。また、角付近のＡ点及びＢ点では、中央付近のＣ点に比べて、せん断力Ｆｓの検出感度が相対的には高いが、この検出感度では、せん断力Ｆｓの検出感度としては不十分である。つまり、比較例では、そもそも、せん断力Ｆｓの検出感度自体が悪い。

また、比較例の場合、離隔層２３'が全体的に埋め尽くし構造とされている関係で、第２の圧力センサ２２ｂにおける圧力の検出感度が悪いといった問題もある。つまり、比較例の場合、離隔層２３'が全体的に埋め尽くし構造とされているので、垂直方向の荷重Ｆｚが加えられたとき、離隔層２３'全体が緩衝層となり、第２の圧力センサ２２ｂにその力が伝わりにくい。このため、第２の圧力センサ２２ｂにおいて検出される圧力中心位置Ｑの位置が不正確となり、せん断力Ｆｓが正確に測定できない可能性がある。

以上の説明から理解されるように、比較例では、以下の１．～３．の問題がある。
１．せん断力Ｆｓの検出感度について、面内方向でのバラつきがある。
２．せん断力Ｆｓの検出感度自体が悪い。
３．第２の圧力センサ２２ｂによる圧力の検出感度が悪い。

これらの問題に対処するため、本実施形態においては、離隔層２３に空隙部３３が形成され、離隔層２３が所定の形状（例えば、柱部３４を有する形状）とされている。

［本実施形態］
次に、本実施形態に係る離隔層２３におけるせん断力Ｆｓの検出感度のバラつきの評価について説明する。図１０は、本実施形態に係る離隔層２３におけるせん断力Ｆｓの検出感度のバラつきの評価を示す図である。図１０の上側の図は、本実施形態に係るセンサ２０を示す上面図であり、せん断力Ｆｓが加えられた面内方向でのポイント及び方向を示している。図１０の中央の図は、本実施形態に係るセンサ２０を示す側面図である。

図１０の中央の図に示されているように、この評価試験では、本実施形態に係る離隔層２３として、上述の形状Ｂの離隔層２３が用いられた。形状Ｂの離隔層２３は、溝状の空隙部３３によって、表側が埋め尽くし層３１、裏側が柱層３２とされた２層構造とされている。また、柱層３２における柱部３４は、四角柱状とされている。

また、図１０の上側の図に示すように、この評価試験では、比較例での評価試験と同様に、センサ２０の面内方向において、左上角付近のＡ点、左下角付近のＢ点、及び中央のＣ点に対して、別々のタイミングで、垂直方向の荷重Ｆｚが加えられてＸ軸方向に向けてせん断力Ｆｓが加えられた。

図１０の下側の図は、Ａ点、Ｂ点及びＣ点において、それぞれ、せん断力Ｆｓを変化させ、圧力中心位置Ｐ及び圧力中心位置Ｑの差ｄを測定したときの図である。

図１０の下側の図から理解されるように、同じせん断力Ｆｓが加えられたとき、Ａ点、Ｂ点及びＣ点の各ポイントにおいて同じ差ｄ（圧力中心位置Ｐ及び圧力中心位置Ｑの差ｄ）が生じている。これは、つまり、せん断力Ｆｓの検出感度が面内方向において一様であることを意味している。

さらに、図１０の下側の図及び８の下側の図の比較から理解されるように、本実施形態における各ポイントでのグラフの傾きは、比較例に係る各ポイントでのグラフの傾きよりも大きい。これは、本実施形態では、せん断力Ｆｓの検出感度が比較例よりも大きいことを意味している。

ここで、せん断力Ｆｓの検出感度が面内方向で一様となり、かつ、せん断力Ｆｓの検出感度が向上するのは、離隔層２３に空隙部３３が設けられているためである。つまり、本実施形態では、離隔層２３に空隙部３３が設けられていることで、面内方向の各ポイントでのせん断力Ｆｓに対する離隔層２３の歪みやすさ（せん断応力σ）が一様となったため、本実施形態では、せん断力Ｆｓの検出感度が面内方向で一様となっている。

より具体的に説明すると、本実施形態では、空隙部３３が設けられているので、せん断力Ｆｓが加えられたとき、離隔層２３はせん断力Ｆｓが生じた面内方向のポイントに対応する箇所において局所的に歪み、その局所以外の部分には歪みがあまり伝達されない。その局所的な歪みやすさ（せん断応力σ）は、面内方向のポイントに関係せず一様である。このため、本実施形態では、せん断力Ｆｓの検出感度が面内方向で一様となる。

また、本実施形態では、離隔層２３に空隙部３３が設けられているので、面内方向の各ポイントにおいてせん断力Ｆｓに対して離隔層２３が歪みやすくなった（せん断応力σが小さくなった）ため、せん断力Ｆｓの検出感度が向上している。

また、本実施形態の場合、空隙部３３によって形成された柱部３４が第２の圧力センサ２２ｂのセンシング部２８に対応する位置に設けられている。このため、センサ２０に対して垂直方向の荷重Ｆｚが加えられたとき、柱部３４が第２の圧力センサ２２ｂにおいてセンシング部２８に対応する箇所を局所的に押すので、第２の圧力センサ２２ｂにおいてその力を効率的に伝達することができる。従って、仮に垂直方向の荷重Ｆｚが小さくても、第２の圧力センサ２２ｂにおいて圧力中心位置Ｑを正確に検出することができ、せん断力Ｆｓを正確に測定することができる。

なお、離隔層２３の形状が、形状Ａや形状Ｂのような、埋め尽くし層３１及び柱層３２の２層構造の場合、柱層３２は、埋め尽くし層３１よりも相対的に硬い材料により構成されていてもよい。この場合、センサ２０に対して垂直方向の荷重Ｆｚが加えられたとき、相対的に硬い柱層３２における柱部３４が第２の圧力センサ２２ｂにおいてセンシング部２８に対応する箇所を局所的に押すので、第２の圧力センサ２２ｂにおいてその力をさらに効率的に伝達することができる。

＜離隔層２３における各実施例及び各比較例＞
次に、離隔層２３における各実施例及び各比較例について説明する。図１１は、離隔層２３における各実施例及び各比較例を示す図である。

各実施例及び各比較例では、厚さや形状などがそれぞれ異なる離隔層２３を含むセンサ２０が用意され、それぞれのセンサ２０について、せん断力Ｆｓの面内方向での検出感度、せん断力Ｆｓの面内方向での検出感度のバラつき、せん断力Ｆｓの面内方向での検出感度の分解能がそれぞれ評価された。

図１２は、せん断力Ｆｓの検出感度及びせん断力Ｆｓの検出感度のバラつきを評価したときの様子を示す図である。まず、せん断力Ｆｓの検出感度の評価では、評価装置におけるΦ６の打鍵子により、中央のＣ点に対して、垂直方向の下側に向けて１Ｎの荷重Ｆｚが加えられた状態で、面内方向に１Ｎのせん断力Ｆｓが加えられることで、せん断力Ｆｓの検出感度（Ｓ／Ｎ）が測定された。つまり、中央のＣ点におけるせん断力Ｆｓの検出感度が、代表的にそのセンサ２０の検出感度とされた。

また、せん断力Ｆｓの面内方向での検出感度のバラつきの評価では、評価装置におけるΦ６の打鍵子により、右角付近のＤ点に対して、垂直方向の下側に向けて１Ｎの荷重Ｆｚが加えられた状態で、面内方向に１Ｎのせん断力Ｆｓが加えられることで、せん断力Ｆｓの検出感度（Ｓ／Ｎ）が測定された。そして、中央のＣ点での検出感度を基準としたときのＤ点での検出感度の割合（（Ｄ点の検出感度／Ｃ点の検出感度）×１００）が求められ、この割合がせん断力Ｆｓの面内方向でのバラつきの評価値とされた。なお、バラつきの評価値については、１００％に近い方がバラつきがなく面内方向の検出感度が一様である。

図１３は、せん断力Ｆｓの面内方向での検出感度の分解能を評価したときの様子を示す図である。この分解能の評価では、まず、評価装置におけるΦ６の打鍵子により、中央のＣ点及び右角付近のＤ点において、同時に、垂直方向の下側に向けて１Ｎの荷重Ｆｚが加えられる。その後、中央のＣ点にのみ面内方向に１Ｎのせん断力Ｆｓが加えられる。このときの中央のＣ点におけるせん断力Ｆｓの検出感度を基準としたときのＤ点におけるせん断力Ｆｓの検出感度の割合（Ｄ点の検出感度／Ｃ点の検出感度）×１００）が求められ、この割合が面内方向での分解能の評価値とされた。

なお、Ｃ点及びＤ点において同時に垂直方向の荷重Ｆｚが加えられた状態で、中央のＣ点にのみせん断力Ｆｓが加えられた場合、Ｃ点でのみせん断力Ｆｓが検出され、Ｄ点ではせん断力Ｆｓが全く検出されないのが理想であり、これが最も分解能が高い。従って、分解能の評価値は、０％に近い方が分解能が高い。

なお、ここでの説明から理解されるように、せん断力Ｆｓの面内方向における検出感度の分解能とは、２点以上のポイントでせん断力Ｆｓを検出する必要がある場合に、あるポイントにせん断力Ｆｓが加えられたとき、他の周辺のポイントにそのせん断力Ｆｓの影響を与えずに、そのポイントでのみ適切にせん断力Ｆｓを検出できるかどうかの指標である。

（実施例１）
実施例１では、離隔層２３の厚さが２０００μｍとされ、離隔層２３の材料として、針入度１００°の硬度を有するシリコンゲルが用いられた。また、実施例１では、形状Ｄ（図５参照）のタイプの離隔層２３であり、柱部３４が縦横３×３で配列された離隔層２３が用いられた。なお、離隔層２３の材料については、各実施例及び各比較例で同じ材料が用いられている（針入度１００°の硬度のシリコンゲル）。

この実施例１では、せん断力Ｆｓの検出感度が４．５であり、せん断力Ｆｓの面内方向における検出感度のバラつきが１３０％であった。また、実施例１では、せん断力Ｆｓの面内方向における検出感度の分解能が５０％であった。

（実施例２）
実施例２では、離隔層２３の厚さが４０００μｍとされた。また、実施例２では、形状Ｄ（図５参照）のタイプの離隔層２３であり、柱部３４が縦横３×３で配列された離隔層２３が用いられた。

この実施例２では、せん断力Ｆｓの検出感度が７．５であり、せん断力Ｆｓの面内方向における検出感度のバラつきが１３０％であった。また、実施例２では、せん断力Ｆｓの面内方向における検出感度の分解能が５０％であった。

ここで、実施例１及び実施例２を比較すると、これらは、離隔層２３の材料、形状は同じであり、離隔層２３の厚さが異なっている。実施例２では、離隔層２３の厚さが実施例１よりも厚くされた関係で、実施例１よりもせん断力Ｆｓの検出感度が上がっている。

（実施例３）
実施例３では、離隔層２３の厚さが４０００μｍとされた。また、実施例３では、形状Ｃ（図５参照）のタイプの離隔層２３であり、柱部３４が縦横３×３で配列された離隔層２３が用いられた。

この実施例３では、せん断力Ｆｓの検出感度が７．５であり、せん断力Ｆｓの面内方向における検出感度のバラつきが１３０％であった。また、実施例３では、せん断力Ｆｓの面内方向における検出感度の分解能が５０％であった。

ここで、実施例２及び実施例３を比較すると、これらは、離隔層２３の厚さ、材料は同じであり、離隔層２３の形状が異なっている（形状Ｄ、形状Ｃ）。一方、実施例２及び実施例３では、せん断力Ｆｓの検出感度、バラつき、分解能は、それぞれ同じ値となっている。従って、形状Ｄ及び形状Ｃの離隔層２３は、ほぼ同じ性能を有していることが分かる。
（実施例４）
実施例４では、離隔層２３の厚さが４０００μｍとされた。また、実施例４では、形状Ｂ（図５参照）のタイプの離隔層２３であり、柱部３４が縦横３×３で配列された離隔層２３が用いられた。

この実施例４では、せん断力Ｆｓの検出感度が１０．０であり、せん断力Ｆｓの面内方向における検出感度のバラつきが１００％であった。また、実施例４では、せん断力Ｆｓの面内方向における検出感度の分解能が２５％であった。

ここで、実施例４と、実施例２及び実施例３とを比較すると、これらは、離隔層２３の厚さ、材料は同じであり、離隔層２３の形状が異なっている（形状Ｂ、並びに、形状Ｄ及び形状Ｃ）。一方、実施例４では、実施例２及び実施例３に比べて、せん断力Ｆｓの検出感度、バラつき、分解能が、それぞれ向上している。従って、形状Ｂの離隔層２３は、形状Ｄ及び形状Ｃの離隔層２３よりも高い性能を有していることが分かる。

なお、形状Ｂの離隔層２３が、形状Ｄ及び形状Ｃの離隔層２３に比べて性能が向上しているのは、形状Ｂでは、離隔層２３が埋め尽くし層３１及び柱層３２を含む２層構造とされているためである。つまり、形状Ｂでは、埋め尽くし層３１が第１の圧力センサ２２ａを下方から十分に支えることによって第１の圧力センサ２２ａが外力による圧力（圧力中心位置）を適切に検出することができる。これに加えて、形状Ｂでは、柱層３２による柱部３４が第２の圧力センサ２２ｂを局所的に押し込むので第２の圧力センサ２２ｂが外力による圧力（圧力中心位置）を適切に検出することができる。

（実施例５）
実施例５では、離隔層２３の厚さが４０００μｍとされた。また、実施例５では、形状Ａ（図５参照）のタイプの離隔層２３であり、柱部３４が縦横３×３で配列された離隔層２３が用いられた。

この実施例５では、せん断力Ｆｓの検出感度が１０．０であり、せん断力Ｆｓの面内方向における検出感度のバラつきが１００％であった。また、実施例５では、せん断力Ｆｓの面内方向における検出感度の分解能が２５％であった。

ここで、実施例４及び実施例５を比較すると、これらは、離隔層２３の厚さ、材料は同じであり、離隔層２３の形状が異なっている（形状Ｂ、形状Ａ）。一方、実施例４及び実施例５では、せん断力Ｆｓの検出感度、バラつき、分解能は、それぞれ同じ値となっている。従って、形状Ｂ及び形状Ａの離隔層２３は、ほぼ同じ性能を有していることが分かる。なお、形状Ｂ及び形状Ａは、両者ともに、離隔層２３が埋め尽くし層３１及び柱層３２を含む２層構造とされている。

（実施例６）
実施例６では、離隔層２３の厚さが４０００μｍとされた。また、実施例６では、形状Ａ（図５参照）のタイプの離隔層２３であり、柱部３４が縦横９×９で配列された離隔層２３が用いられた。

この実施例６では、せん断力Ｆｓの検出感度が１０．０であり、せん断力Ｆｓの面内方向における検出感度のバラつきが１００％であった。また、実施例６では、せん断力Ｆｓの面内方向における検出感度の分解能が１０％であった。

ここで、実施例５及び実施例６を比較すると、これらは、離隔層２３の厚さ、材料、形状は同じであり、離隔層２３における空隙部の細かさが異なっている（離隔層２３の分割数が異なっている）。一方、実施例６では、実施例５に比べて、せん断力Ｆｓの分解能が向上している。これは、実施例６では、実施例５に比べて、離隔層２３において空隙部３３が細かく配置されることで、あるポイントでのせん断力Ｆｓが周辺のポイントに対してさらに伝達しにくくなったためである。

（比較例１）
比較例１では、離隔層２３の厚さが２０００μｍとされた。また、比較例１では、形状Ｆ（図５参照）のタイプの離隔層２３'、つまり、全体が埋め尽くし構造とされた離隔層２３'が用いられた。

この比較例１では、せん断力Ｆｓの検出感度が３．０であり、せん断力Ｆｓの面内方向における検出感度のバラつきが２４０％であった。また、比較例１では、せん断力Ｆｓの面内方向における検出感度の分解能が１００％であった。

（比較例２）
比較例２では、離隔層２３の厚さが４０００μｍとされた。また、比較例２では、形状Ｆ（図５参照）のタイプの離隔層２３'、つまり、全体が埋め尽くし構造とされた離隔層２３'が用いられた。

この比較例２では、せん断力Ｆｓの検出感度が５．０であり、せん断力Ｆｓの面内方向における検出感度のバラつきが２００％であった。また、比較例２では、せん断力Ｆｓの面内方向における検出感度の分解能が８０％であった。

ここで、比較例１及び比較例２を比較すると、これらは、離隔層２３の材料、形状は同じであり、離隔層２３の厚さが異なっている。比較例２では、離隔層２３の厚さが比較例１よりも厚くされた関係で、比較例１よりもせん断力Ｆｓの検出感度、バラつき、分解能がそれぞれ向上しているものの、性能としては不十分である。

（各実施例及び各比較例の比較）
図１１から理解されるように、実施例１～６は、比較例１～２に比べて、せん断力Ｆｓの検出感度、バラつき、分解能がそれぞれ向上している。なお、せん断力Ｆｓの検出感度が向上し、せん断力Ｆｓの面内方向における検出感度のバラつきが抑制される理由については、上記した通りであり（図１０参照）、離隔層２３に空隙部３３が設けられているためである。

また、せん断力Ｆｓの面内方向における分解能が向上する理由についても、離隔層２３に空隙部３３が設けられているためである。つまり、センサ２０にせん断力Ｆｓが加えられたとき、離隔層２３に空隙部３３が設けられているので、離隔層２３はせん断力Ｆｓが生じた面内方向のポイントに対応する箇所において局所的に歪み、その局所以外の部分には歪みがあまり伝達されない。このため、分解能が向上する。

＜変形層２７における各実施例及び各比較例＞
次に、変形層２７における各実施例及び各比較例について説明する。本実施形態では、図２に示されているように、第１の圧力センサ２２ａ及び第２の圧力センサ２２ｂは、センサ電極層３０、変形層２７、電極フィルム層２６（リファレンス電極層２５）が積層された３層構造とされている。本実施形態では、変形層２７の薄型化しつつ、変形層２７を柔らかくすることで、垂直方向での荷重Ｆｚに対する検出感度の向上を図っている。

このため、本実施形態では、変形層２７の厚さが、１００μｍよりも大きく、かつ、１０００μｍ以下とされ、変形層２７における目付量が、５０ｍｇ／ｃｍ^２以下とされている。

以降では、変形層２７における各実施例及び各比較例を参照しつつ、変形層２７の厚さ及び目付量が、上述の範囲内に設定されている理由について説明する。

図１４は、変形層２７（図２参照）における各実施例及び各比較例を示す図である。図１４には、各実施例及び比較例における、変形層２７の厚さ、目付量、商品名、材料が示されている。また、図１４には、センサ２０に対して垂直方向の下側に向けて１ｋＰａ、１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときのセンサ２０における垂直方向での検出感度（Ｓ／Ｎ）が示されている。

なお、本実施形態では、センサ２０に対する垂直方向での荷重Ｆｚについては、第１の圧力センサ２２ａで検出された圧力の値に基づいて求められるので、センサ２０の垂直方向での検出感度については、第１の圧力センサ２２ａの垂直方向の検出感度が評価に用いられている。

図１５は、各実施例及び各比較例における変形層２７の厚さと、目付量との関係を示す図である。

（実施例７）
実施例７では、変形層２７の厚さが３００μｍとされ、目付量が７．２ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例７では、変形層２７の材料として、ポリウレタンで構成された発泡フィルムであるＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＳ－２４ＤＰが用いられた。

また、実施例７では、センサ２０に対して垂直方向に１ｋＰａ及び１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときのセンサ２０の垂直方向での検出感度は、それぞれ、３．０及び８０であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。

（実施例８）
実施例８では、変形層２７の厚さが５００μｍとされ、目付量が１２ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例８では、変形層２７の材料として、ポリウレタンで構成された発泡フィルムであるＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＳ－２４ＤＰが用いられた。

また、実施例８では、センサ２０に対して垂直方向に１ｋＰａ及び１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときのセンサ２０の垂直方向での検出感度は、それぞれ、２．５及び１２０であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。

（実施例９）
実施例９では、変形層２７の厚さが１０００μｍとされ、目付量が２４ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例９では、変形層２７の材料として、ポリウレタンで構成された発泡フィルムであるＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＳ－２４ＤＰが用いられた。

また、実施例９では、センサ２０に対して垂直方向に１ｋＰａ及び１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときのセンサ２０の垂直方向での検出感度は、それぞれ、２．０及び１５０であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。

（実施例１０）
実施例１０では、変形層２７の厚さが１５０μｍとされ、目付量が４ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例１０では、変形層２７の材料として、ポリウレタンで構成された発泡フィルムであるＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＳ－１５ＤＰが用いられた。

また、実施例１０では、センサ２０に対して垂直方向に１ｋＰａ及び１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときのセンサ２０の垂直方向での検出感度は、それぞれ、４．０及び２００であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。

（実施例１１）
実施例１１では、変形層２７の厚さが５００μｍとされ、目付量が７．５ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例１１では、変形層２７の材料として、ポリウレタンで構成されたナノファイバーが用いられた。

また、実施例１１では、センサ２０に対して垂直方向に１ｋＰａ及び１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときのセンサ２０の垂直方向での検出感度は、それぞれ、２．０及び６０であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。

（実施例１２）
実施例１２では、変形層２７の厚さが１０００μｍとされ、目付量が４８ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例１２では、変形層２７の材料として、ポリウレタンで構成された発泡フィルムであるＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＲ－Ｓ－４８が用いられた。

また、実施例１２では、センサ２０に対して垂直方向に１ｋＰａ及び１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときのセンサ２０の垂直方向での検出感度は、それぞれ、１．５及び８０であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。

（比較例３）
比較例３では、変形層２７の厚さが１００μｍとされ、目付量が３ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例３では、変形層２７の材料として、ポリウレタンで構成された発泡フィルムであるＰｕｒｅｃｅｌｌ（登録商標）Ｓ０１０が用いられた。

また、比較例３では、センサ２０に対して垂直方向に１ｋＰａ及び１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときのセンサ２０の垂直方向での検出感度は、それぞれ、２．０及び２０であった。

比較例３では、１ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときの検出感度は問題ないが、１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときの検出感度が低すぎる。つまり、比較例３では、変形層２７の厚さが１００μｍで薄すぎるため高圧時の変形量が小さく検出感度が悪い。このため、本実施形態では、変形層２７の厚さが、典型的には、１００μｍよりも大きくされる（実施例１０おける厚さ１５０μｍで良い結果が得られていることも参照）。

（比較例４）
比較例４では、変形層２７の厚さが１０００μｍとされ、目付量が６０ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例４では、変形層２７の材料として、ポリウレタンで構成された発泡フィルムであるＰＯＲＯＮ（登録商標）ＮＵ６０が用いられた。

また、比較例４では、センサ２０に対して垂直方向に１ｋＰａ及び１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときのセンサ２０の垂直方向での検出感度は、それぞれ、１以下及び３０であった。

比較例４では、１ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときの検出感度、及び１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときの検出感度の両方が低すぎる。これは、比較例４では、目付量が６０ｍｇ／ｃｍ^２であり、目付量が高すぎので、変形層２７が硬すぎるためである。このため、本実施形態では、変形層２７の目付量が、典型的には、５０ｍｇ／ｃｍ^２以下とされる（実施例１２における目付量４８ｍｇ／ｃｍ^２で良い結果が得られていることも参照）。

（比較例５）
比較例５では、変形層２７の厚さが１２００μｍとされ、目付量が４８ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例５では、変形層２７の材料として、ポリウレタンで構成された発泡フィルムであるＰＯＲＯＮ（登録商標）ＭＳ４０が用いられた。

また、比較例５では、センサ２０に対して垂直方向に１ｋＰａ及び１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときのセンサ２０の垂直方向での検出感度は、それぞれ、１以下及び８０であった。

比較例５では、１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときの検出感度は問題ないが、１ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときの検出感度が低すぎる。つまり、比較例５では、変形層２７の厚さが１２００μｍで厚すぎるため、低圧時における変形量では、センサ電極層３０及びリファレンス電極層２５の距離が遠すぎて検出感度が悪い。このため、本実施形態では、変形層２７の厚さが、典型的には、１０００μｍ以下とされる（実施例９、実施例１２における厚さ１０００μｍで良い結果が得られていることも参照）。

以上の説明から、変形層２７の厚さが、１００μｍよりも大きく、かつ、１０００μｍ以下とされ、変形層２７における目付量が、５０ｍｇ／ｃｍ^２以下とされれば、垂直方向での荷重Ｆｚに対する検出感度を向上させることができることが分かる。

＜作用等＞
以上説明したように、本実施形態では、離隔層２３に空隙部３３が設けられている。これにより、せん断力Ｆｓの検出感度が面内方向で一様となり、せん断力Ｆｓの検出感度が向上し、また、せん断力Ｆｓの面内方向における分解能が向上する。

つまり、本実施形態では、離隔層２３に空隙部３３が設けられているので、せん断力Ｆｓが加えられたとき、離隔層２３はせん断力Ｆｓが生じた面内方向のポイントに対応する箇所において局所的に歪み、その局所以外の部分には歪みがあまり伝達されない。その局所的な歪みやすさ（せん断応力σ）は、面内方向のポイントに関係せず一様である。このため、本実施形態では、せん断力Ｆｓの検出感度が面内方向で一様となる。また、本実施形態では、せん断力Ｆｓが加えられた面内方向のポイントに対応する箇所において離隔層２３が局所的に歪むといった特性から、分解能も向上する。

また、本実施形態では、離隔層２３に空隙部３３が設けられているので、面内方向の各ポイントにおいてせん断力Ｆｓに対して離隔層２３が歪みやすくなっており（せん断応力σが小さくなっており）、これにより、せん断力Ｆｓの検出感度を向上させることができる。

また、本実施形態では、空隙部３３によって形成された柱部３４が第２の圧力センサ２２ｂのセンシング部２８に対応する位置に設けられている。このため、センサ２０に対して垂直方向の荷重Ｆｚが加えられたとき、柱部３４が第２の圧力センサ２２ｂにおいてセンシング部２８に対応する箇所を局所的に押すので、第２の圧力センサ２２ｂにおいてその力を効率的に伝達することができる。従って、仮に垂直方向の荷重Ｆｚが小さくても、第２の圧力センサ２２ｂにおいて圧力中心位置Ｑを正確に検出することができ、せん断力Ｆｓを正確に測定することができる。

また、離隔層２３の形状が、形状Ａや形状Ｂのような、埋め尽くし層３１及び柱層３２の２層構造の場合、埋め尽くし層３１が第１の圧力センサ２２ａを下方から十分に支えることによって第１の圧力センサ２２ａが外力による圧力（圧力中心位置）を適切に検出することができる。これに加えて、形状Ａ及び形状Ｂでは、柱層３２による柱部３４が第２の圧力センサ２２ｂを局所的に押し込むので第２の圧力センサ２２ｂが外力による圧力（圧力中心位置）を適切に検出することができる。

また、柱層３２が、埋め尽くし層３１よりも相対的に硬い材料により構成されている場合、センサ２０に対して垂直方向の荷重Ｆｚが加えられたとき、相対的に硬い柱層３２における柱部３４が第２の圧力センサ２２ｂにおいてセンシング部２８に対応する箇所を局所的に押すので、第２の圧力センサ２２ｂにおいてその力をさらに効率的に伝達することができる。

また、本実施形態では、変形層２７の厚さが、１００μｍよりも大きく、かつ、１０００μｍ以下とされ、変形層２７における目付量が、５０ｍｇ／ｃｍ^２以下とされている。これにより、垂直方向での荷重Ｆｚに対する検出感度を向上させることができる。

≪第２実施形態≫
次に、本技術の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、圧力センサ２２の他の例について説明する。図１６は、第２実施形態に係る圧力センサ２２'を側方から見た断面図である。

圧力センサ２２'は、第１の電極フィルム層４３（第１のリファレンス電極層４２）と、センサ電極層４５と、電極フィルム層４３（第１のリファレンス電極層４２）及びセンサ電極層４７の間に介在された第１の変形層４４とを備えている。また、圧力センサ２２'は、第２の電極フィルム層５１（第２のリファレンス電極層５０）と、第２の電極フィルム層５１（第２のリファレンス電極層５０）及びセンサ電極層４７の間に介在された第２の変形層４８とを備えている。

この圧力センサ２２'は、垂直方向において下層側から順番に、第２の電極フィルム層５１（第２のリファレンス電極層５０）、第２の変形層４８、センサ電極層４７、第１の変形層４４、第１の電極フィルム層４３（第１のリファレンス電極層４２）が積層された積層構造とされている。

第１の電極フィルム層４３は、フィルム層４１及び第１のリファレンス電極層４２を含む。第２の電極フィルム層５１は、フィルム層４９及び第２のリファレンス電極層５０を含む。また、センサ電極層４７は、基材４６と、複数のセンシング部４５とを含む。

第１の電極フィルム層４３は、第１実施形態における電極フィルム層２６に対応しており、第１の変形層４４は、第１実施形態における変形層２７に対応している。また、センサ電極層４７は、第１実施形態におけるセンサ電極層３０に対応している。また、第２の電極フィルム層５１は、上下が逆である点を除いて第１の電極フィルム層４３と同様の構成である。

第２の変形層４８は、例えば、両面テープ、シリコンゲル、ウレタンゲル、合成ゴム、発泡体等の材料により構成される。第２の変形層４８は、例えば、柱部３４を含むパターンニング構造により構成されていてもよい。このパターニング構造は、行列状、ストライプ状、メッシュ状、放射状、幾何学様状、螺旋状など、様々な構造を採用することができる。

＜各実施例及び各変形例＞
次に、第２実施形態における各実施例及び各比較例について説明する。図１７は、第２実施形態に係る各実施例及び各比較例を示す図である。図１７には、各実施例及び比較例における第１の変形層４４の材料、商品名、厚さ、面積占有率、目付量が示されている。また、図１７には、第２の変形層４８の材料、商品名が示されている。

また、図１７には、圧力センサ２２に対して垂直方向の下側に向けて１０ｇｆ、１ｋｇｆの荷重Ｆｚが加えられたときの圧力センサ２２'における垂直方向での検出感度が示されている。なお、図１７に示されている圧力センサ２２'における垂直方向での検出感度は、センサ２０全体の感度ではなく、圧力センサ２２'単体での検出感度を示している。

（実施例１３）
実施例１３では、第１の変形層４４の材料としてナノファイバーが用いられ、第１の変形層４４の厚さが１５０μｍとされ、面積占有率が１００％とされた。また、実施例１３では、目付量が４ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例１３では、第２の変形層４８の材料として両面テープのＮｅｏｆｉｘ（登録商標）１００が用いられた。

実施例１３では、圧力センサ２２'に対して垂直方向に１０ｇｆ及び１ｋｇｆの荷重Ｆｚが加えられたときの圧力センサ２２'の垂直方向での検出感度は、それぞれ、１０及び１５０であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。

（実施例１４）
実施例１４では、第１の変形層４４の材料としてナノファイバーが用いられ、第１の変形層４４の厚さが４００μｍとされ、面積占有率が１００％とされた。また、実施例１４では、目付量が１０ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例１４では、第２の変形層４８の材料として両面テープのＮｅｏｆｉｘ（登録商標）１００が用いられた。

実施例１４では、圧力センサ２２'に対して垂直方向に１０ｇｆ及び１ｋｇｆの荷重Ｆｚが加えられたときの圧力センサ２２'の垂直方向での検出感度は、それぞれ、４０及び３００であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。

（実施例１５）
実施例１５では、第１の変形層４４の材料として発泡フィルムのＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＲ－Ｓ－３２Ｐが用いられ、第１の変形層４４の厚さが２００μｍとされ、面積占有率が１００％とされた。また、実施例１５では、目付量が６ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例１５では、第２の変形層４８の材料として両面テープのＮｅｏｆｉｘ（登録商標）１００が用いられた。

実施例１５では、圧力センサ２２'に対して垂直方向に１０ｇｆ及び１ｋｇｆの荷重Ｆｚが加えられたときの圧力センサ２２'の垂直方向での検出感度は、それぞれ、１０及び２００であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。

（実施例１６）
実施例１６では、第１の変形層４４の材料として発泡フィルムのＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＳ－３２Ｐが用いられ、第１の変形層４４の厚さが５００μｍとされ、面積占有率が１００％とされた。また、実施例１６では、目付量が１６ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例１６では、第２の変形層４８の材料として両面テープのＮｅｏｆｉｘ（登録商標）１００が用いられた。

実施例１６では、圧力センサ２２'に対して垂直方向に１０ｇｆ及び１ｋｇｆの荷重Ｆｚが加えられたときの圧力センサ２２'の垂直方向での検出感度は、それぞれ、３０及び３５０であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。

（実施例１７）
実施例１７では、第１の変形層４４の材料として発泡フィルムのＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＳ－２４Ｐが用いられ、第１の変形層４４の厚さが３００μｍとされ、面積占有率が１００％とされた。また、実施例１７では、目付量が７ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例１７では、第２の変形層４８の材料として両面テープのＮｅｏｆｉｘ（登録商標）１００が用いられた。

実施例１７では、圧力センサ２２'に対して垂直方向に１０ｇｆ及び１ｋｇｆの荷重Ｆｚが加えられたときの圧力センサ２２'の垂直方向での検出感度は、それぞれ、５０及び３５０であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。

（実施例１８）
実施例１８では、第１の変形層４４の材料として発泡フィルムのＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＳ－２４Ｐが用いられ、第１の変形層４４の厚さが５００μｍとされ、面積占有率が１００％とされた。また、実施例１８では、目付量が１２ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例１８では、第２の変形層４８の材料として両面テープのＮｅｏｆｉｘ（登録商標）１００が用いられた。

実施例１８では、圧力センサ２２'に対して垂直方向に１０ｇｆ及び１ｋｇｆの荷重Ｆｚが加えられたときの圧力センサ２２'の垂直方向での検出感度は、それぞれ、４０及び４００であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。

（実施例１９）
実施例１９では、第１の変形層４４の材料として発泡フィルムのＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＳ－１５Ｐが用いられ、第１の変形層４４の厚さが５００μｍとされ、面積占有率が１００％とされた。また、実施例１９では、目付量が８ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例１９では、第２の変形層４８の材料として両面テープのＮｅｏｆｉｘ（登録商標）１００が用いられた。

実施例１９では、圧力センサ２２'に対して垂直方向に１０ｇｆ及び１ｋｇｆの荷重Ｆｚが加えられたときの圧力センサ２２'の垂直方向での検出感度は、それぞれ、５０及び４００であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。

（実施例２０）
実施例２０では、第１の変形層４４の材料として発泡フィルムのＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＲ－Ｓ－４０Ｐが用いられ、第１の変形層４４の厚さが１０００μｍとされ、面積占有率が１００％とされた。また、実施例２０では、目付量が４０ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例２０では、第２の変形層４８の材料として両面テープのＮｅｏｆｉｘ（登録商標）１００が用いられた。

実施例２０では、圧力センサ２２'に対して垂直方向に１０ｇｆ及び１ｋｇｆの荷重Ｆｚが加えられたときの圧力センサ２２'の垂直方向での検出感度は、それぞれ、１５及び２００であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。

（実施例２１）
実施例２１では、第１の変形層４４の材料として発泡フィルムのＰＯＲＯＮ（登録商標）ＨＨ４８が用いられ、第１の変形層４４の厚さが１０００μｍとされ、面積占有率が１００％とされた。また、実施例２１では、目付量が５０ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例２１では、第２の変形層４８の材料として両面テープのＮｅｏｆｉｘ（登録商標）１００が用いられた。

実施例２１では、圧力センサ２２'に対して垂直方向に１０ｇｆ及び１ｋｇｆの荷重Ｆｚが加えられたときの圧力センサ２２'の垂直方向での検出感度は、それぞれ、１０及び１５０であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。

（実施例２２）
実施例２２では、第１の変形層４４の材料として発泡フィルムのＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＳ－２４Ｐが用いられ、第１の変形層４４の厚さが５００μｍとされ、面積占有率が１００％とされた。また、実施例２２では、目付量が１２ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例２２では、第２の変形層４８の材料として発泡フィルムのＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＳ－２４Ｐが用いられた。

実施例２２では、圧力センサ２２'に対して垂直方向に１０ｇｆ及び１ｋｇｆの荷重Ｆｚが加えられたときの圧力センサ２２'の垂直方向での検出感度は、それぞれ、６０及び５００であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。

（実施例２３）
実施例２３では、第１の変形層４４の材料として発泡フィルムのＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＳ－２４Ｐが用いられ、第１の変形層４４の厚さが５００μｍとされ、面積占有率が１００％とされた。また、実施例２３では、目付量が１２ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例２３では、第２の変形層４８の材料として発泡フィルムのＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＳ－３２Ｐが用いられた。

実施例２３では、圧力センサ２２'に対して垂直方向に１０ｇｆ及び１ｋｇｆの荷重Ｆｚが加えられたときの圧力センサ２２'の垂直方向での検出感度は、それぞれ、５０及び６００であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。

（実施例２４）
実施例２４では、第１の変形層４４の材料として発泡フィルムのＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＳ－２４Ｐが用いられ、第１の変形層４４の厚さが５００μｍとされ、面積占有率が１００％とされた。また、実施例２４では、目付量が１２ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例２４では、第２の変形層４８の材料としてシリコンゲルのＦＦＧ－４２１００－１ｔが用いられた。

実施例２４では、圧力センサ２２'に対して垂直方向に１０ｇｆ及び１ｋｇｆの荷重Ｆｚが加えられたときの圧力センサ２２'の垂直方向での検出感度は、それぞれ、４０及び４００であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。

（比較例６）
比較例６では、第１の変形層４４の材料として発泡フィルムのＰｕｒｅｃｅｌｌ（登録商標）Ｓ０１０が用いられ、第１の変形層４４の厚さが１００μｍとされ、面積占有率が１００％とされた。また、比較例６では、目付量が３ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、比較例６では、第２の変形層４８の材料として両面テープのＮｅｏｆｉｘ（登録商標）１００が用いられた。

比較例６では、圧力センサ２２に対して垂直方向に１０ｇｆ及び１ｋｇｆの荷重Ｆｚが加えられたときの圧力センサ２２の垂直方向での検出感度は、それぞれ、５及び１００であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、低い値とされている。

つまり、比較例６では、第１の変形層４４の厚さが１００μｍで薄すぎるため低圧時及び高圧時の変形量が小さく検出感度が悪い。

（比較例７）
比較例７では、第１の変形層４４の材料として発泡フィルムのＰＯＲＯＮ（登録商標）Ｈ４８が用いられ、第１の変形層４４の厚さが１５００μｍとされ、面積占有率が１００％とされた。また、比較例７では、目付量が７０ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、比較例７では、第２の変形層４８の材料として両面テープのＮｅｏｆｉｘ（登録商標）１００が用いられた。

比較例７では、圧力センサ２２に対して垂直方向に１０ｇｆ及び１ｋｇｆの荷重Ｆｚが加えられたときの圧力センサ２２の垂直方向での検出感度は、それぞれ、５及び３０であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、低い値とされている。

つまり、比較例７では、第１の変形層４４の目付量が７０で大きすぎるので、第１の変形層４４が硬く、低圧時及び高圧時の変形量が小さく検出感度が悪い。また、比較例７では、第１の変形層４４の厚さが１５００μｍで厚すぎるため、低圧時における変形量では、センサ電極層４７と、第１のリファレンス電極層４２及び第２のリファレンス電極層５０と間の距離が遠すぎて検出感度が悪い。

（比較例８）
比較例８では、第１の変形層４４の材料として発泡フィルムのＰＯＲＯＮ（登録商標）Ｈ４８が用いられ、第１の変形層４４の厚さが１５００μｍとされ、面積占有率が１００％とされた。また、比較例８では、目付量が７０ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、比較例８では、第２の変形層４８の材料として発泡フィルムのＰＯＲＯＮ（登録商標）Ｈ４８が用いられた。

比較例８では、圧力センサ２２に対して垂直方向に１０ｇｆ及び１ｋｇｆの荷重Ｆｚが加えられたときの圧力センサ２２の垂直方向での検出感度は、それぞれ、５及び５０であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、低い値とされている。

つまり、比較例８では、第１の変形層４４の目付量が７０で大きすぎるので、第１の変形層４４が硬く、低圧時及び高圧時の変形量が小さく検出感度が悪い。また、比較例８では、第１の変形層４４の厚さが１５００μｍで厚すぎるため、低圧時における変形量では、センサ電極層４７と、第１のリファレンス電極層４２及び第２のリファレンス電極層５０と間の距離が遠すぎて検出感度が悪い。

図１７に示す結果から、第１の変形層４４の厚さが、１００μｍよりも大きく、かつ、１０００μｍ以下とされ、第１の変形層４４における目付量が、５０ｍｇ／ｃｍ^２以下とされれば、垂直方向での荷重Ｆｚに対する検出感度を向上させることができることが分かる。

≪第３実施形態≫
次に、本技術の第２実施形態について説明する。第３実施形態では、圧力センサ２２のさらに別の例について説明する。第３実施形態に係る圧力センサ２２'は、第２実施形態に係る圧力センサ２２'と同様に、垂直方向において下層側から順番に、第２の電極フィルム層５１（第２のリファレンス電極層５０）、第２の変形層４８、センサ電極層４７、第１の変形層４４、第１の電極フィルム層４３（第１のリファレンス電極層４２）が積層された積層構造とされている。

第３実施形態では、第１の変形層４４の厚さが、１００μｍ以下であり、第１の変形層４４における目付量が、３ｍｇ／ｃｍ^２以下とされる。また、第３実施形態では、第２の変形層４８の厚さが、１００μｍよりも大きく、かつ、１０００μｍ以下とされ、第２の変形層４８における目付量が、５０ｍｇ／ｃｍ^２以下とされる。

第３実施形態では、第１の変形層４４及び第２の変形層４８を上記の範囲で構成することで、第１の変形層４４により低圧時の検出感度を向上させつつ、第２の変形層４８により低圧時及び高圧時の検出感度を向上させることとしている。

＜各実施例及び各変形例＞
次に、第３実施形態における各実施例及び各比較例について説明する。図１８は、第３実施形態に係る各実施例及び各比較例を示す図である。図１８には、各実施例及び比較例における第１の変形層４４の厚さ、目付量、商品名、材料が示されている。また、図１８には、第２の変形層４８の厚さ、目付量、商品名、材料が示されている。

また、図１８には、センサ２０に対して垂直方向の下側に向けて１０ｋＰａ、１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときのセンサ２０における垂直方向での検出感度が示されている。また、図１８には、変位が５μｍであるときの変位検出感度が示されている。

（実施例２５）
実施例２５では、第１の変形層４４の厚さが１００μｍとされ、目付量が２．５ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例２５では、第１の変形層４４の材料として、ポリウレタンで構成されたナノファイバーが用いられた。

また、実施例２５では、第２の変形層４８の厚さが５００μｍとされ、目付量が１２ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例２５では、第２の変形層４８の材料として、ポリウレタンで構成された発泡フィルムであるＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＳ－２４ＤＰが用いられた。

実施例２５では、センサ２０に対して垂直方向に１ｋＰａ及び１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときのセンサ２０の垂直方向での検出感度は、それぞれ、３及び１２０であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。また、実施例２５では、変位が５μｍであるときの変位検出感度が５であり、高い値であった。

（実施例２６）
実施例２６では、第１の変形層４４の厚さが２５μｍとされ、目付量が０．９ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例２６は、第１の変形層４４の材料として、ポリウレタンで構成されたナノファイバーが用いられた。

また、実施例２６では、第２の変形層４８の厚さが５００μｍとされ、目付量が１２ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例２６では、第２の変形層４８の材料として、ポリウレタンで構成された発泡フィルムであるＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＳ－２４ＤＰが用いられた。

実施例２６では、センサ２０に対して垂直方向に１ｋＰａ及び１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときのセンサ２０の垂直方向での検出感度は、それぞれ、３及び１２０であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。また、実施例２６では、変位が５μｍであるときの変位検出感度が１０であり、高い値であった。

（実施例２７）
実施例２７では、第１の変形層４４の厚さが２５μｍとされ、目付量が０．９ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例２７では、第１の変形層４４の材料として、ポリウレタンで構成されたナノファイバーが用いられた。

また、実施例２７では、第２の変形層４８の厚さが５００μｍとされ、目付量が７．５ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、実施例２７では、第２の変形層４８の材料として、ポリウレタンで構成された発泡フィルムであるＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＳ－１５ＤＰが用いられた。

実施例２７では、センサ２０に対して垂直方向に１ｋＰａ及び１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときのセンサ２０の垂直方向での検出感度は、それぞれ、１０及び２００であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。また、実施例２７では、変位が５μｍであるときの変位検出感度が１５であり、高い値であった。

（比較例９）
比較例９では、第１の変形層４４の厚さが５００μｍとされ、目付量が１２ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、比較例９では、第１の変形層４４の材料として、ポリウレタンで構成された発泡フィルムであるＰＯＲＯＮ（登録商標）ＳＳ－２４ＤＰが用いられた。

また、比較例９では、第２の変形層４８の厚さが１００μｍとされ、第２の変形層４８の材料として、両面テープであるＮｅｏｆｉｘ（登録商標）１００が用いられた。

比較例９では、センサ２０に対して垂直方向に１ｋＰａ及び１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときのセンサ２０の垂直方向での検出感度は、それぞれ、３及び１２０であった。この検出感度は、低圧時及び高圧時において、高い値とされている。一方、比較例９では、変位が５μｍであるときの変位検出感度が１以下であり、低い値であった。

（比較例１０）
比較例１０では、第１の変形層４４の厚さが２５μｍとされ、目付量が０．９ｍｇ／ｃｍ^２とされた。また、比較例１０では、第１の変形層４４の材料として、ポリウレタンで構成されたナノファイバーが用いられた。

また、比較例１０では、第２の変形層４８の厚さが１００μｍとされ、第２の変形層４８の材料として、両面テープであるＮｅｏｆｉｘ（登録商標）１００が用いられた。

比較例１０では、センサ２０に対して垂直方向に１ｋＰａ及び１００ｋＰａの荷重Ｆｚが加えられたときのセンサ２０の垂直方向での検出感度は、それぞれ、２及び２０であった。この検出感度は、低圧時は問題ないが、高圧時において、低い値とされている。また、比較例１０では、変位が２０μｍであるときの変位検出感度が２０であり、高い値であった。

≪各種変形例≫
以上の説明では、センサ２０が搭載される電子機器の一例として、ロボットハンド１０を例に挙げて説明した。一方、センサ２０が搭載される電子機器は、ロボットハンド１０に限られず、携帯電話機（スマートフォンを含む）、ＰＣ等の他の機器であっても構わない。典型的には、センサ２０が搭載された機器であれば、どのような機器であっても電子機器と見做される。

本技術は、以下の構成を採ることもできる。
（１） 互いに対向する表側の第１の圧力センサ及び裏側の第２の圧力センサを含み、前記第１の圧力センサ及び前記第２の圧力センサによる面内方向での圧力検出位置に基づいて、前記面内方向の力を検出するセンサ部と、
空隙部を有し、前記第１の圧力センサ及び前記第２の圧力センサの間に介在された離隔層と
を具備するセンサ。
（２） 上記（１）に記載のセンサであって、
前記離隔層は、前記空隙部によって形成され、前記面内方向に垂直な垂直方向に延在する複数の柱部を有する
センサ。
（３） 上記（２）に記載のセンサであって、
前記空隙部は、前記垂直方向で前記離隔層を貫通しない溝状に設けられる
センサ。
（４） 上記（２）に記載のセンサであって、
前記空隙部は、前記垂直方向で前記離隔層を貫通する穴状に設けられる
センサ。
（５） 上記（３）に記載のセンサであって、
前記離隔層は、前記空隙部を有しない第１の層と、前記空隙部を有し、かつ、前記空隙部によって形成された前記複数の柱部を有する第２の層とを含む
センサ。
（６） 上記（５）に記載のセンサであって、
前記第１の層は、前記第１の圧力センサ側の層であり、
前記第２の層は、前記第２の圧力センサ側の層である
センサ。
（７） 上記（６）に記載のセンサであって、
前記第２の層は、前記第１の層よりも相対的に硬い材料により構成される
センサ。
（８） 上記（２）～（７）のうちいずれか１つに記載のセンサであって、
前記複数の柱部は、それぞれ、前記第２の圧力センサに接し、
前記第２の圧力センサは、圧力を検出する複数のセンシング部を有し、
前記複数の柱部は、前記垂直方向で前記複数のセンシング部に対応する位置に設けられる
センサ。
（９） 上記（２）～（８）のうちいずれか１つに記載のセンサであって、
前記複数の柱部は、前記垂直方向で太さが一定の形状を有する
センサ。
（１０） 上記（２）～（８）のうちいずれか１つに記載のセンサであって、
前記複数の柱部は、前記垂直方向で太さが異なる形状を有する
センサ。
（１１） 上記（１０）に記載のセンサであって、
前記複数の柱部は、前記垂直方向で表側から裏側にかけて太さが細くなる形状を有する
センサ。
（１２） 上記（１）～（１１）のうちいずれか１つに記載のセンサであって、
前記センサ部は、前記第１の圧力センサ及び前記第２の圧力センサのうち少なくとも前記第１の圧力センサによって検出された圧力の値に基づいて、前記面内方向に垂直な垂直方向の力を検出する
センサ。
（１３） 上記（１２）に記載のセンサであって、
前記第１の圧力センサは、第１のリファレンス電極層と、圧力を検出する複数のセンシング部を含むセンサ電極層と、前記第１のリファレンス電極層及びセンサ電極層との間に介在された第１の変形層とを含み、
前記第１の変形層の目付量は、５０ｍｇ／ｃｍ^２以下であり、
前記第１の変形層の厚みは、１００μｍよりも大きく、かつ、１０００μｍ以下である
センサ。
（１４） 上記（１３）に記載のセンサであって、
前記第１の変形層は、多孔質層を含む
センサ。
（１５） 上記（１３）又は（１４）に記載のセンサであって、
前記第１の変形層は、ファイバー層を含む
センサ。
（１６） 上記（１３）～（１５）のうちいずれか１つに記載のセンサであって、
前記第１の変形層は、ナノファイバーを含む
センサ。
（１７） 上記（１３）～（１６）のうちいずれか１つに記載のセンサであって、
前記第１の圧力センサは、第２のリファレンス電極層と、前記第２のリファレンス電極層及びセンサ電極層との間に介在された第２の変形層とを含む
センサ。
（１８） 上記（１２）～（１７）のうちいずれか１つに記載のセンサであって、
前記第２の圧力センサは、第１のリファレンス電極層と、圧力を検出する複数のセンシング部を含むセンサ電極層と、前記第１のリファレンス電極層及びセンサ電極層との間に介在された第１の変形層とを含み、
前記第１の変形層の目付量は、５０ｍｇ／ｃｍ^２以下であり、
前記第１の変形層の厚みは、１００μｍよりも大きく、かつ、１０００μｍ以下である
センサ。
（１９） 上記（１２）に記載のセンサであって、
前記第１の圧力センサは、第１のリファレンス電極層と、圧力を検出する複数のセンシング部を含むセンサ電極層と、前記第１のリファレンス電極層及びセンサ電極層の間に介在された第１の変形層と、第２のリファレンス電極層と、前記第２のリファレンス電極層及びセンサ電極層の間に介在された第２の変形層とを含み、
前記第１の変形層の目付量は、３ｍｇ／ｃｍ^２以下であり、
前記第１の変形層の厚みは、１００μｍ以下であり、
前記第２の変形層の目付量は、５０ｍｇ／ｃｍ^２以下であり、
前記第２の変形層の厚みは、１００μｍよりも大きく、かつ、１０００μｍ以下である
センサ。
（２０） 互いに対向する表側の第１の圧力センサ及び裏側の第２の圧力センサを含み、前記第１の圧力センサ及び前記第２の圧力センサによる面内方向での圧力の検出位置に基づいて、前記面内方向の力を検出するセンサ部と、
空隙部を有し、前記第１の圧力センサ及び前記第２の圧力センサの間に介在された離隔層とを有するセンサ
を具備する電子機器。

１０…ロボットハンド
２０…センサ
２１…センサ部
２２…圧力センサ
２２ａ…第１の圧力センサ
２２ｂ…第２の圧力センサ
２３…離隔層
３３…空隙部
３４…柱部

Claims (19)

1. 互いに対向する表側の第１の圧力センサ及び裏側の第２の圧力センサを含み、前記第１の圧力センサ及び前記第２の圧力センサによる面内方向での圧力検出位置に基づいて、前記面内方向の力を検出するセンサ部と、
   空隙部と、前記空隙部によって形成され、前記面内方向に垂直な垂直方向に延在する複数の柱部とを有し、前記第１の圧力センサ及び前記第２の圧力センサの間に介在された離隔層と
   を具備するセンサ。
2. 請求項１に記載のセンサであって、
   前記空隙部は、前記垂直方向で前記離隔層を貫通しない溝状に設けられる
   センサ。
3. 請求項１に記載のセンサであって、
   前記空隙部は、前記垂直方向で前記離隔層を貫通する穴状に設けられる
   センサ。
4. 請求項２に記載のセンサであって、
   前記離隔層は、前記空隙部を有しない第１の層と、前記空隙部を有し、かつ、前記空隙部によって形成された前記複数の柱部を有する第２の層とを含む
   センサ。
5. 請求項４に記載のセンサであって、
   前記第１の層は、前記第１の圧力センサ側の層であり、
   前記第２の層は、前記第２の圧力センサ側の層である
   センサ。
6. 請求項５に記載のセンサであって、
   前記第２の層は、前記第１の層よりも相対的に硬い材料により構成される
   センサ。
7. 請求項１に記載のセンサであって、
   前記複数の柱部は、それぞれ、前記第２の圧力センサに接し、
   前記第２の圧力センサは、圧力を検出する複数のセンシング部を有し、
   前記複数の柱部は、前記垂直方向で前記複数のセンシング部に対応する位置に設けられる
   センサ。
8. 請求項１に記載のセンサであって、
   前記複数の柱部は、前記垂直方向で太さが一定の形状を有する
   センサ。
9. 請求項１に記載のセンサであって、
   前記複数の柱部は、前記垂直方向で太さが異なる形状を有する
   センサ。
10. 請求項９に記載のセンサであって、
    前記複数の柱部は、前記垂直方向で表側から裏側にかけて太さが細くなる形状を有する
    センサ。
11. 請求項１に記載のセンサであって、
    前記センサ部は、前記第１の圧力センサ及び前記第２の圧力センサのうち少なくとも前記第１の圧力センサによって検出された圧力の値に基づいて、前記面内方向に垂直な垂直方向の力を検出する
    センサ。
12. 請求項１１に記載のセンサであって、
    前記第１の圧力センサは、第１のリファレンス電極層と、圧力を検出する複数のセンシング部を含むセンサ電極層と、前記第１のリファレンス電極層及びセンサ電極層との間に介在された第１の変形層とを含み、
    前記第１の変形層の目付量は、５０ｍｇ／ｃｍ^２以下であり、
    前記第１の変形層の厚みは、１００μｍよりも大きく、かつ、１０００μｍ以下である
    センサ。
13. 請求項１２に記載のセンサであって、
    前記第１の変形層は、多孔質層を含む
    センサ。
14. 請求項１２に記載のセンサであって、
    前記第１の変形層は、ファイバー層を含む
    センサ。
15. 請求項１２に記載のセンサであって、
    前記第１の変形層は、ナノファイバーを含む
    センサ。
16. 請求項１２に記載のセンサであって、
    前記第１の圧力センサは、第２のリファレンス電極層と、前記第２のリファレンス電極層及びセンサ電極層との間に介在された第２の変形層とを含む
    センサ。
17. 請求項１１に記載のセンサであって、
    前記第２の圧力センサは、第１のリファレンス電極層と、圧力を検出する複数のセンシング部を含むセンサ電極層と、前記第１のリファレンス電極層及びセンサ電極層との間に介在された第１の変形層とを含み、
    前記第１の変形層の目付量は、５０ｍｇ／ｃｍ^２以下であり、
    前記第１の変形層の厚みは、１００μｍよりも大きく、かつ、１０００μｍ以下である
    センサ。
18. 請求項１１に記載のセンサであって、
    前記第１の圧力センサは、第１のリファレンス電極層と、圧力を検出する複数のセンシング部を含むセンサ電極層と、前記第１のリファレンス電極層及びセンサ電極層の間に介在された第１の変形層と、第２のリファレンス電極層と、前記第２のリファレンス電極層及びセンサ電極層の間に介在された第２の変形層とを含み、
    前記第１の変形層の目付量は、３ｍｇ／ｃｍ^２以下であり、
    前記第１の変形層の厚みは、１００μｍ以下であり、
    前記第２の変形層の目付量は、５０ｍｇ／ｃｍ^２以下であり、
    前記第２の変形層の厚みは、１００μｍよりも大きく、かつ、１０００μｍ以下である
    センサ。
19. 互いに対向する表側の第１の圧力センサ及び裏側の第２の圧力センサを含み、前記第１の圧力センサ及び前記第２の圧力センサによる面内方向での圧力の検出位置に基づいて、前記面内方向の力を検出するセンサ部と、
    空隙部と、前記空隙部によって形成され、前記面内方向に垂直な垂直方向に延在する複数の柱部とを有し、前記第１の圧力センサ及び前記第２の圧力センサの間に介在された離隔層とを有するセンサ
    を具備する電子機器。

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