CN112740001B - 能够算出剪切力的电容检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题：以往的电容型检测装置存在难以测定高精度的压力分布的问题。进而，无法检测与平面平行的面方向(X、Y方向)的应力、即剪切力。本发明的解决方案：通过设为形成有第一电极，在上述第一电极上形成有绝缘层，且在上述绝缘层上形成有第二电极的电容检测装置，从而能够算出从上述第二电极的上部施加的剪切力。另外，改良上述绝缘层的材质、构成，或者改良上述第一电极、第二电极的图案，或者使第一电极经由独立的AC驱动电路，使得能够更高精度地进行剪切力的测定。另外，通过设置温度传感器而能够进行基于温度的修正。而且，通过设为在与电极的传感部的周围正交的两个方向中的任一方向上不存在边框部，从而能够实现长条化。

Description

能够算出剪切力的电容检测装置

技术领域

本发明涉及在用于测定轮胎、鞋底、指点杆(track point)等的接地状态的装置中使用的电容检测装置。

背景技术

以往，作为测定轮胎的接地状态等的方法，已知有下述专利文献1所公开的发明。该发明是如下结构的发明：由具有用于使轮胎接地的表面的基体、配置在上述基体的上述表面上且具有多个压力测定点的电容检测装置、以及覆盖上述电容检测装置表面的保护片等构成，上述电容检测装置在第一线形电极与第二线形电极之间填充有根据被压缩时的变形量而电阻变小的树脂。

而且，该树脂的电阻在按压片材的外表面的力增大时减少。因此，在第一线形电极与第二线形电极的俯视时的交点处，通过按压片材，第一线形电极与第二线形电极的电阻变小。因此，通过测定上述电阻，能够测定在交点处作用于树脂的力，得到轮胎的接地面形状以及接地压分布。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-72041号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在上述交点处作用于树脂的力中能够检测的仅是Z轴方向(与线形电极垂直的方向)的分量，无法检测XY轴方向(将轮胎移动的方向设为X轴，将与其垂直的方向设为Y轴)的分量。即，在这样的结构的电容检测装置中，仅能够得到Z轴方向的接地压分布，例如，无法测定轮胎对接地面造成的从斜方向施加的XY轴方向的应力(以下，称为“剪切力”)的接地压分布。因此，无法测定轮胎与接地面的真正的接地状态，存在作为测定轮胎的性能等的试验装置不充分的问题。

本发明是鉴于以上那样的实际情况而提出的，是涉及如下电容检测装置的发明，该电容检测装置是不仅能够算出Z轴方向的分量的应力，还能够算出从第二电极的上部沿斜方向施加的剪切力的装置，其原理是根据上述剪切力的大小而第二电极等进行变形或者横向移动，检测在该进行了变形或者横向移动的第二电极与第一电极之间产生的电容值的变化，根据该电容值的变化的大小算出原来的剪切力的大小，其能够在用于测定轮胎、鞋底、指点杆等的真正的接地状态的装置中使用。

用于解决课题的方法

即，本发明的第一实施方式是一种电容检测装置，其形成有第一电极，在上述第一电极上形成有绝缘层，并在上述绝缘层上形成有第二电极，上述电容检测装置能够算出从上述第二电极的上部施加的剪切力。

另外，本发明的第二实施方式是一种电容检测装置，其特征在于，上述绝缘层由具有不同的物理性质或化学性质的多层构成。另外，本发明的第三实施方式是一种电容检测装置，其特征在于，上述绝缘层具有层次。另外，本发明的第四实施方式是一种电容检测装置，其特征在于，上述绝缘层的泊松比为0～0.48。

另外，本发明的第五实施方式是一种电容检测装置，其特征在于，上述第一电极和第二电极由线形图案构成，它们是在俯视时向相同方向延伸的图案。另外，本发明的第六实施方式是一种电容检测装置，其特征在于，上述第一电极由岛状图案构成，上述第二电极由上部第二电极和下部第二电极这两层构成，并且上述上部第二电极和下部第二电极由在俯视时交叉的多根线形图案构成，在俯视时上述第一电极的岛状图案的一部分分别与上述上部第二电极的图案的一部分和上述下部第二电极的图案的一部分重叠。另外，本发明的第七实施方式是一种电容检测装置，其特征在于，上述第一电极的岛状图案的一部分与上述上部第二电极的图案的一部分在俯视时重叠的区域大于上述第一电极的岛状图案的一部分与上述下部第二电极的图案的一部分在俯视时重叠的区域。

另外，本发明的第八实施方式是一种电容检测装置，上述第一电极经由独立的AC驱动电路与处理部连接，上述第二电极经由信号转换部与处理部连接。另外，本发明的第九实施方式是一种电容检测装置，其特征在于，在上述任一层设置有温度传感器，该温度传感器用于测定由从上述第二电极上施加的按压体产生的热。另外，本发明的第十实施方式是一种电容检测装置，其特征在于，在上述第一电极或第二电极的传感部的周围正交的两个方向中的任一方向上不存在边框部。

发明效果

本发明的电容检测装置是形成有第一电极，在上述第一电极上形成有绝缘层，并在上述绝缘层上形成有第二电极的电容检测装置，其特征在于能够算出从上述第二电极的上部施加的剪切力。因此，不仅能够测定以往的Z轴方向的接地压的分布，还能够测定从斜方向施加的剪切力的接地压的分布，因此，具有如下效果：能够测定轮胎、鞋底等被接地体与接地面之间的真正的接地状态，能够测定被接地体的真正的性能等。

另外，本发明的电容检测装置的特征在于，上述绝缘层由具有不同的物理性质或化学性质的多层构成。另外，本发明的电容检测装置的特征在于，上述绝缘层具有层次。因此，具有能够准确地测量剪切力的测定值，提高绝缘层的耐久性的效果。另外，本发明的电容检测装置的特征在于，上述绝缘层的泊松比为0～0.48。因此，具有如下效果：能够减轻因剪切力的挠曲而产生的应力接触点边缘的噪声，容易区别Z轴方向的压力的探测和XY轴方向的剪切力的探测，检测数据的精度提高。

另外，本发明的电容检测装置的特征在于，上述第一电极和第二电极由线形图案构成，它们是在俯视时向相同方向延伸的图案。因此，若从与上述第二电极的线形图案延伸的一个方向交叉的角度的方向施加剪切力，则第二电极根据该剪切力的大小而变形，与第一电极之间的距离发生变化。随着与该第一电极之间的距离的变化，第二电极与第一电极之间的电容值发生变化，因此具有只要探测该电信号就能够探测上述剪切力的大小的效果。

另外，本发明的电容检测装置的特征在于，上述第一电极由岛状图案构成，上述第二电极由上部第二电极和下部第二电极这两层构成，并且上述上部第二电极和下部第二电极由在俯视时交叉的多根线形图案构成，在俯视时上述第一电极的岛状图案的一部分分别与上述上部第二电极的图案的一部分和上述下部第二电极的图案的一部分重叠。因此，若从与上述第二电极的上部第二电极或下部第二电极的任一者的方向交叉的角度的方向施加剪切力，则第二电极的上部第二电极或下部第二电极根据该剪切力的大小而变形或移动，与第一电极之间的距离发生变化。随着与该第一电极之间的距离的变化，第二电极的上部第二电极或下部第二电极与第一电极之间的电容值发生变化，因此具有只要探测该电信号就能够分别探测各个方向的剪切力的大小(剪切力的X轴方向的分力的大小和Y轴方向的分力的大小)的效果。

另外，本发明的电容检测装置的特征在于，上述第一电极的岛状图案的一部分与上述上部第二电极的图案的一部分在俯视时重叠的区域大于上述第一电极的岛状图案的一部分与上述下部第二电极的图案的一部分在俯视时重叠的区域大。因此，虽然与由岛状图案构成的第一电极之间的电容值的检测灵敏度一般而言在上部第二电极与下部第二电极相比降低，但能够将检测灵敏度修正为大致相同。其结果是，具有能够在X方向和Y方向上无偏差地测定施加于第二电极的上部的剪切力的效果。

另外，本发明的电容检测装置的特征在于，上述第一电极经由独立的AC驱动电路与处理部连接，上述第二电极经由信号转换部与处理部连接。因此，复杂且微细的图案的各个第一电极经由同样复杂且微细的图案的独立的AC驱动电路与处理部电连接，因此具有能够按每个非常微细的范围检测电容值，能够进行非常高精度的测定的效果。

另外，本发明的电容检测装置的特征在于，在上述任一层设置有温度传感器，所述温度传感器用于测定由上述剪切力产生的热。因此，具有如下效果：能够通过上述温度传感器，对测定出的剪切力的分布的由温度依赖性引起的误差进行修正，算出真正的剪切力的分布。另外，由于能够推定由热造成的能量损失量，因此能够测定损失量少的接地面的状态，具有能够促进能效好的产品的研发的效果。

另外，本发明的电容检测装置的特征在于，在上述第一电极或第二电极的传感部的周围正交的两个方向中的任一方向上不存在边框部。因此，若将多个该电容检测装置排列并接合而形成为长条形态，则具有能够无限延长其长条方向的剪切力的测定范围的效果。

另外，本发明的电容检测装置的特征在于，形成有上述第一电极或第二电极的基板或绝缘层、或者保护它们的保护层是能够拆卸的。因此，即使在表面的保护层等磨损的情况下，仅通过更换该保护层，就能够继续测定。另外，即使在电极破损而变得不能使用的情况下，仅通过更换形成有该电极的基板，就能够继续测定。因此，不需要采购新的其他电容检测装置，具有大幅降低成本的效果。另外，由于能够继续使用一个电容检测装置的期间变长，因此也具有由电容检测装置的各产品间的偏差引起的测定值的误差变小，结果测定值自身的精度提高的效果。

附图说明

[图1]是本发明的一个实施方式的电容检测装置整体的截面图。

[图2]是示出从本发明的一个实施方式的电容检测装置的主要检测部的上部斜方向施加剪切力，电容检测装置的主要检测部的一部分发生变形时的一个实施方式的截面图。

[图3]是示出在本发明的一个实施方式的电容检测装置的绝缘层中层叠形成有两层绝缘层时的一个实施方式的截面图。

[图4]是示出在本发明的一个实施方式的电容检测装置的绝缘层中，由多个发泡体层构成绝缘层，对绝缘层赋予了层次时的一个实施方式的截面图。

[图5]是示出在本发明的一个实施方式的电容检测装置的绝缘层中，通过在绝缘层形成锪孔状的凹凸从而对绝缘层赋予了层次时的一个实施方式的截面图。

[图6]是示出在本发明的一个实施方式的电容检测装置的第一电极和第二电极中，第一电极和第二电极的图案为在俯视时向相同方向延伸的线形图案时的一个实施方式的概略图。

[图7]是示出在本发明的一个实施方式的电容检测装置的第一电极和第二电极中，第一电极和第二电极的图案为在俯视时向相同方向延伸的线形图案时的一个实施方式的详细图，且是示出第一电极为3根线形图案，第二电极为2根线形图案的情况的详细图。

[图8]是示出在本发明的一个实施方式的电容检测装置的第一电极和第二电极中，第一电极和第二电极的线形图案的特殊例的概略俯视图，(a)是示出第一电极和第二电极为宽度、长度分别不同的线形图案时的概略俯视图，(b)是示出第一电极和第二电极的宽度局部变宽、变窄时的概略俯视图，(c)是示出第一电极和第二电极为多边形的形状、圆弧状的形状时的概略俯视图，(d)是示出第一电极和第二电极为将它们复合而成的形状、波浪形状时的概略俯视图。

[图9-1]是示出在本发明的一个实施方式的电容检测装置的第一电极以及第二电极分别由两层构成时的电容检测装置的截面图。

[图9-2]是在本发明的一个实施方式的电容检测装置的第一电极以及第二电极分别由两层构成的情况下，(a)是示出第二电极的各层的图案的俯视图，(b)是示出第一电极的各层的图案的俯视图。

[图10]是示出将本发明的一个实施方式的电容检测装置以纵横矩阵状排列多个而构成电容检测装置组的例子的概略图。

[图11]是示出将分别形成有多层第二电极和第一电极的本发明的一个实施方式的电容检测装置以纵横矩阵状排列多个而构成电容检测装置组的例子的概略图。

[图12-1]是在本发明的一个实施方式的电容检测装置的第一电极由长方形状的岛状图案构成，第二电极为上部第二电极和下部第二电极这两层，且它们由交叉的多根线形图案构成时，示出电容检测装置的截面图。

[图12-2]是在本发明的一个实施方式的电容检测装置中第一电极由长方形状的岛状图案构成，第二电极为上部第二电极和下部第二电极这两层，且它们由交叉的多根线形图案构成时，示出第二电极的上部第二电极和下部第二电极的图案的俯视图。

[图12-3]是在本发明的一个实施方式的电容检测装置的第一电极由长方形状的岛状图案构成，第二电极为上部第二电极和下部第二电极这两层，且它们由交叉的多根线形图案构成时，示出第一电极以及第二电极的上部第二电极和下部第二电极的图案和位置关系的俯视图。

[图12-4]是在本发明的一个实施方式的电容检测装置的第一电极由长方形状的岛状图案构成，第二电极为上部第二电极和下部第二电极这两层，且它们由交叉的多根线形图案构成时，示出第一电极和第二电极的上部第二电极和下部第二电极的图案重叠的区域的俯视图。

[图12-5]是在本发明的一个实施方式的电容检测装置的第一电极由长方形状的岛状图案构成，第二电极为上部第二电极和下部第二电极这两层，且它们由交叉的多根线形图案构成时，示出受到剪切力而第一电极和第二电极的上部第二电极的图案的重叠区域发生了变化的状态的俯视图。

[图12-6]是在本发明的一个实施方式的电容检测装置的第一电极由长方形状的岛状图案构成，第二电极为上部第二电极和下部第二电极这两层，且由它们交叉的多根线形图案构成时，示出受到剪切力而第一电极和第二电极的下部第二电极的图案的重叠区域发生了变化的状态的俯视图。

[图13]是示出本发明的一个实施方式的电容检测装置的第一电极由平行四边形状的岛状图案构成，第二电极为上部第二电极和下部第二电极这两层且它们由交叉的多根线形图案构成时的俯视图。

[图14]是示出本发明的一个实施方式的电容检测装置的第一电极由使长方形的四角变圆而没有四顶点的形状的岛状图案构成，第二电极为上部第二电极和下部第二电极这两层且它们由交叉的多根线形图案构成时的俯视图。

[图15-1]是示出本发明的一个实施方式的电容检测装置的第一电极由竖长的椭圆形状的岛状图案构成，第二电极为上部第二电极和下部第二电极这两层且它们由交叉的多根线形图案构成时的俯视图。

[图15-2]是示出本发明的一个实施方式的电容检测装置的第一电极由竖长的椭圆形状的岛状图案构成，且受到剪切力而第一电极与第二电极的上部第二电极的图案的重叠区域发生了变化的状态的俯视图。

[图16]是示出在本发明的一个实施方式的电容检测装置的第一电极和第二电极中，在第一电极经由独立的AC驱动电路与处理部连接，上述第二电极经由信号转换部与处理部连接的情况下，第一电极的各个电极、各个独立的AC驱动电路以及驱动电路的连接配线图例的概略图。

[图17]是示出在本发明的一个实施方式的电容检测装置的第一电极和第二电极中，在第一电极经由独立的AC驱动电路与处理部连接，上述第二电极经由信号转换部与处理部连接的情况下，由逻辑电路形成独立的AC驱动电路时的构成概略图和工作时的信号例的概略图。

[图18]是示出在本发明的一个实施方式的电容检测装置的第一电极和第二电极中，在第一电极经由独立的AC驱动电路与处理部连接，上述第二电极经由信号转换部与处理部连接的情况下，向第一电极的各个电极中的3个独立地输出交流信号时的9根信号线的信号例的概略图。

[图19]是示出在本发明的一个实施方式的电容检测装置中，设置有温度传感器的例子的概略图。

[图20]是示出在本发明的一个实施方式的电容检测装置中，在第一电极、第二电极的附近设置有温度检测电极的例子的概略图。

[图21]是示出在本发明的一个实施方式的电容检测装置中，使第一电极和第二电极的位置以及迂回配线的位置稍微错开，将它们平行地进行图案形成，由此在第一电极、第二电极的传感部的周围正交的两个方向中的任一个方向上不存在边框部的例子的概略俯视图。

[图22]是示出在将多个本发明的一个实施方式的电容检测装置纵列地排列并接合的情况下，为了避免各电容检测装置移动而偏移，在电容检测装置的一部分设置有成为钥匙与钥匙孔的关系的凸部和凹部的例子的概略俯视图。

[图23]是示出在本发明的一个实施方式的电容检测装置中，想要拆卸保护层的一部分的例子的概略截面图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的一个实施方式进行说明。本发明的电容检测装置1是如下电容检测装置：在基板10上形成有第一电极20，在上述第一电极20上形成有绝缘层30，并在上述绝缘层30上形成有第二电极40，能够算出从上述第二电极40上从斜方向施加的剪切力60。进而，也可以为在第二电极40的上部形成保护层50，从该保护层50上施加剪切力60的结构的电容检测装置1。而且，电容检测装置1的第一电极20和第二电极40为分别经由不同的电气配线与处理部120电连接的结构，构成为能够通过处理部120检测第一电极20和第二电极40之间产生的电容值的变化(参照图1)。

若从该电容检测装置1的第二电极40上或保护层50上沿斜方向施加剪切力60，则电容检测装置1的主要检测部即第二电极40等根据该剪切力60的强度而变形或移动，在第一电极20与第二电极40之间产生的电容值发生变化。这是能够根据该电容值的变化算出上述施加的剪切力60的强度的构造。例如，在第一电极20包括由多个线形图案构成的电极25和电极26，第二电极40包括由多个线形图案构成的电极41和电极42的情况下，在从第二电极40的斜上方的方向施加剪切力60的情况下，根据该剪切力60的强度，第二电极40中的一个电极41因所施加的剪切力60而变形或移动，且不仅是位于其正斜下方的第一电极20中的一个电极21，电极21与相邻的电极22之间的距离也发生变化。因此，若测定电极41与电极21之间的电容值的变化和电极41与电极22之间的电容值的变化，则能够测定斜方向的剪切力60的强度(参照图2)。

接着，对绝缘层30进行说明。绝缘层30优选由具有不同的物理性质或化学性质的多层构成。物理性质是指材质的密度、硬度、比重、熔点、沸点、比热容、介电常数、导磁率、磁化率、导电率、折射率、气味、颜色等物质所固有的性质、弹性模量、剪切强度、拉伸破坏标称应变、拉伸强度、耐冲击性、耐磨损性、压缩率、压缩强度、弯曲强度、屈服应力、抗拉强度等对于外力载荷具有的性质。另外，化学性质是指在存在其他物质的情况下与其反应而欲转变为性质不同的新物质的性质。

以弹性模量为例，若将绝缘层30制成在弹性模量高的绝缘层31上层叠构成有弹性模量低的绝缘层32的两层的构成(参照图3)，则具有如下效果：在弹性模量低的绝缘层32中，灵敏度良好地进行与施加的剪切力的挠曲相应的绝缘层的变形，在弹性模量高的绝缘层31中，抑制其变形过度，保护处于其下方的第一电极20不发生破损、劣化。另外，由于减轻成为斜方向的剪切力60的测定值误差的原因的偏移，因此具有能够准确地测量剪切力60的测定值的效果。而且，如果测定精度提高，则作为结果还具有采样速度变快的效果。

本发明中所说的弹性模量是指：将绝缘层31和绝缘层32切割成哑铃1号试验片的形状，使用能够进行微小的位移测定的非接触方式的伸长宽度计，利用依据JISK7127和JISK7161的拉伸试验的方法，将绝缘层31和绝缘层32受到的拉伸应力除以绝缘层31和绝缘层32中产生的应变而得到的值。由多个层构成的该绝缘层30不仅可以是上述所示的两层的情况，也可以是形成有三层以上的层。另外，上述绝缘层30各层的弹性模量的高低是相对比较，仅表示绝缘层32的弹性模量比绝缘层31的弹性模量低，并不表示各层的弹性模量的绝对数值的高低。

即，在绝缘层由两层层叠构成的情况下，例如可以是绝缘层31的弹性模量为2GPa，绝缘层32的弹性模量为1GPa。也可以是绝缘层31的弹性模量为0.3GPa，绝缘层32的弹性模量为0.01GPa。绝缘层31的弹性模量/绝缘层32的弹性模量的比率可以设定为1.1～200的范围。若绝缘层31的弹性模量/绝缘层32的弹性模量的比率小于1.1，则产生由剪切力60引起的变形穿过绝缘层30而到达第一电极20，第一电极20容易劣化或破损的问题。另一方面，若超过200，则产生如下问题：由剪切力60引起的变形仅由绝缘层32吸收，因其累积负荷而机械强度降低，绝缘层32的耐久性降低。

在绝缘层为三层以上的情况下，可以将与第一电极20接触的绝缘层31和与第二电极40接触的绝缘层32的弹性模量的比率与上述两层的情况同样地设定为2～2000的范围，将在绝缘层31与绝缘层32之间的中间形成的绝缘层的弹性模量设定为绝缘层31的弹性模量与绝缘层32的弹性模量的中间值。另外，即使绝缘层31与绝缘层32的材质、厚度相同，也能够如后述那样在绝缘层30的表面形成锪孔状的凹凸而使绝缘层32的弹性模量低于绝缘层31的弹性模量。

另外，也可以使绝缘层30具有层次。例如若将绝缘层30制成在弹性模量、材质的密度、硬度、剪切强度等物理性质或化学性质的数值上具有层次的构成，则能够适度地减轻在绝缘层内产生的内部应力应变，因此具有能够减轻施加于绝缘层的剪切力的负荷、能够提高绝缘层及其他层的耐久性的效果。另外，由于成为噪声的内部应力应变减少，因此也具有检测灵敏度提高，结果能够更准确地测量剪切力的效果。而且，该效果具有不仅能够应用于以往的Z轴方向的接地压分布，还能够应用于剪切力的接地压分布的效果，其结果是，具有也能够区分压力探测和剪切力探测的效果。需要说明的是，绝缘层30具有层次是指绝缘层30不是均匀的一层膜，而只要是成为物理性质或化学性质在某一方向(特别是Z轴方向)上阶段性地发生变化的构成的膜即可，该层次的阶段的数量、浓淡的程度等没有特别限定。

作为以材质的密度对绝缘层30赋予层次的方法，可以举出由多个发泡体层构成绝缘层30，且使其泡的浓度、气泡尺寸300阶段性地变化的方法。即，将绝缘层30形成为例如发泡体层的三层结构，对于各个层，对绝缘层30的主材质以不同的比例混合发泡剂，或者对绝缘层30的各层混合发泡尺寸不同的发泡剂，使其分散，施加热而成型，由此得到由各自包含不同的泡的浓度或气泡尺寸300的三层发泡体构成的绝缘层30(参照图4)。

在该情况下，绝缘层30内的各层的弹性模量变得不同，能够得到上述的保护第一电极20不发生破损、劣化的效果和能够准确地测量剪切力的测定值的效果，另一方面，由于绝缘层30内的各层的主材质完全相同，因此也能够得到绝缘层30内的层间密合力高、绝缘层30的耐久性也提高的效果。作为对绝缘层30赋予层次的其他方法，还有通过在绝缘层30形成锪孔状的凹凸70来控制绝缘层的材质的密度、硬度、弹性模量、剪切强度的方法(参照图5)。若由发泡体形成绝缘层30，或者预先形成锪孔状的凹凸70，则具有如下效果：即使在施加剪切力60而因其反作用在第二电极40、保护层50产生过度的鼓起的情况下，绝缘层30内的气泡、锪孔状的凹凸70也会吸收它而减轻鼓起。

而且，绝缘层30优选以泊松比为0～0.48的范围内构成。本发明中所说的泊松比是指：将绝缘层30切割成哑铃1号试验片的形状，使用能够进行微小的位移测定的非接触方式的伸长宽度计，通过依据JISK7127和JISK7161的拉伸试验的方法测定纵向应变(轴向的变化量/轴向的原来的长度)和横向应变(宽度方向的变化量/宽度方向的原来的长度)，将横向应变的值除以纵向应变的值而得到的值。

此外，在绝缘层30例如为非常薄的膜的情况、绝缘层30与基板10、第二电极40一体化而不能完全分离的情况等无法实施绝缘层30单独的拉伸试验的情况下，以在载置有绝缘层30与基板10的层叠体、第二电极40的状态下绝缘层30占它们整体的容积的90％以上为条件，将与上述同样地测定出的值设为本发明的泊松比的值。

若泊松比小于0，则在隔着保护层50按压绝缘层30时未按压的部位也凹陷，因此容易产生重大的检测误差。另一方面，若泊松比超过0.48，则未按压的部分会隆起，容易产生重大的检测误差。作为用于降低泊松比的方法，可以举出如下方法：在绝缘层30的表面形成锪孔状的凹凸70，按压时的保护层50的鼓起进入该绝缘层30的凹部，从而使绝缘层30不过度鼓起(参照图5)。锪孔状的凹凸的形状可以根据绝缘层30的材质、厚度适当选择。

作为绝缘层30的材质，可以举出有机硅、氟、氨基甲酸酯、环氧、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丁二烯橡胶等具有弹力的合成树脂片、具有伸缩性的无纺布片等。特别是硅胶、有机硅弹性体等硅树脂系的弹性体片在从低温到高温的宽的温度区域耐久性优异，且弹力也优异，因此更优选。需要说明的是，绝缘层30并不限定于通过挤出成型等一般的片材成型法进行片材化，也可以是通过印刷、涂布机等形成的涂层。厚度在20μm～5mm的范围内适当选择即可。

硅胶是以有机聚硅氧烷等为主成分的固化后成为凝胶状的材料，具有耐久性、高安全卫生性这样的有机硅特有的性质以及柔软性、冲击吸收性、耐湿性这样的由低交联密度(使链状高分子的相互间化学结合而成的网眼结构的密度低)产生的特性。主要有室温固化型和加热固化型，固化速度根据固化剂的种类、添加量的增减、温度调节等而不同。需要说明的是，在聚乙烯吡咯烷酮、聚氯乙烯系热塑性弹性体等亲水性凝胶中配合有机硅而得到的有机硅水凝胶也属于本发明的硅胶的一种。作为用硅胶制造绝缘层30的方法，可举出：在硅胶材料中添加具有固化促进作用的催化剂和硅橡胶材料而制成配合原料，用唇式涂布机、缺角轮涂布机、逆转涂布机、刮刀涂布机等各种涂布机进行片材化的方法；在预先准备的硅橡胶片上用上述各种涂布机涂布硅胶材料而进行一体成型的方法。

有机硅弹性体除了通过硫化剂或催化剂使直链状的硅橡胶复合物或液态硅橡胶交联而得到的热固化性有机硅弹性体以外，还有在氨基甲酸酯系等其他弹性体中掺混硅油或与反应性硅油共聚而得到的热塑性有机硅改性弹性体。作为用有机硅弹性体制造绝缘层30的方法，可举出在上述有机硅原料中加入增强剂、硫化剂并搅拌混合，利用预定厚度的轧制机进行片材化的轧制成型。此外，可以举出：注入预定的模具中并施加热和压力而进行硫化的加压成型、利用挤出机进行片材化的挤出成型、使用压延辊成型为宽幅的长片材的压延成型、使用涂布装置涂布于玻璃布等基材的涂布成型、注射成型、卷绕成型等。在这些硅树脂系的弹性体片材中，除了催化剂以外，还可以配合稳定剂。作为催化剂，例如可以举出三乙胺、三乙二胺等含氮化合物、乙酸钾、硬脂酸锌、辛酸锡等金属盐、二月桂酸二丁基锡等有机金属化合物等。作为稳定剂，可以举出取代苯并三唑类等对于紫外线的稳定剂、苯酚衍生物等对于热氧化的稳定剂等。

另外，作为由发泡体构成绝缘层30的例子，可以举出使气体细小地分散在上述绝缘层30的合成树脂中而成型为发泡状或多孔质形状的绝缘层。特别是，就聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等而言，由于仅其自身的片材的情况下弹力弱，通过制成发泡体而产生弹力，因此在选择这些合成树脂作为绝缘层30的材质的情况下，优选预先制成发泡体的状态。发泡体的制造方法可以举出：在上述合成树脂中分散利用热塑性树脂胶囊包裹偶氮二甲酰胺、碳酸氢盐等热分解型发泡剂、氟利昂、烃等而得到的热膨胀性微囊发泡剂，通过施加热而进行的珠粒发泡、分批发泡、加压发泡、常压二次发泡、注射发泡、挤出发泡、发泡吹塑等成型方法来制造。

发泡体的气泡尺寸300优选为2μm～100μm。作为用于形成这样的泡尺寸的发泡体的制造方法，优选在硫化发泡的反应过程中，将气氛压力(外部气压)减压或加压至一定的压力来进行控制。这是因为，通过控制在该范围内，能够促进或阻碍硫化发泡时的气泡的生长，能够得到具有一定的所期望的发泡倍率和一定的泡孔大小的发泡体。另外，是因为能够大幅扩大发泡倍率的范围，能够得到所期望的发泡倍率的制品。发泡体中，优选材质由有机硅系树脂构成的有机硅泡沫。具有由温度引起的弹性变化少且也能够应对低温下的测定的优点，耐久性高，因此即使反复受到大的位移引起的应变、应力，也能够防止断裂、变形。其结果是，在测定如轮胎那样载荷大的物体的情况乃至测定如鞋底等那样载荷小的物体的情况等，能够在各种领域中的用于测定接地状态的装置中使用。

有机硅泡沫是使硅橡胶独立发泡或半独立发泡而得到的发泡体，除了如上述那样将发泡剂添加到硅橡胶中并使其加热发泡的类型以外，还可以举出由双成分型的液态有机硅构成的自发泡反应型等。作为利用自发泡反应型有机硅泡沫来制造绝缘层30的方法，可以举出：将液态的硅橡胶原料用两片载片制成三明治状，并使其通过压延辊之间进行薄片化，制成片材形状而进行硫化发泡的压延成型法；将液态的硅橡胶原料以不受限制的形式装入片材之上等而进行硫化发泡的自由发泡法；向模具中注入有机硅液态原料而进行硫化发泡的注模成型法等。

另外，绝缘层30也可以由电粘性流体构成。电粘性流体是粘弹性特性通过施加或去除电场而可逆地变化的流体，可以举出由液晶等单一物质构成的均一系电粘性流体、在绝缘液体等中分散有粒子的分散系电粘性流体等。特别是在分散系电粘性流体的情况下，能够根据电场的有无而进行固液相变化，因此更优选。作为分散系电粘性流体中使用的粒子，可以举出由碳质、绝缘质构成的多孔质微粒。微粒的平均粒径优选为5～30μm。作为用于分散系电粘性流体的绝缘液体，可以举出硅油等。另外，也可以在绝缘液体中添加交联剂、铂催化剂等并实施热处理，使电粘性流体凝胶化。对于凝胶化了的电粘性流体的片材，通过施加电场，从而粒子埋没在凝胶中，表面状态发生变化。即，凝胶因界面的电力而隆起，表面成为仅为凝胶的平滑的齐平状态，与其他层整面接触而成为表现出吸附的状态。若成为这样的状态，则剪切应力容易传递至绝缘层30，检测灵敏度提高。分散系电粘性流体的制造方法可以举出如下方法：将干燥后的多孔质粒子在维持在电绝缘性液体的分解温度以上的状态下一边搅拌一边添加到电绝缘性液体中，由此使存在于多孔质粒子附近的电绝缘性液体分解而生成低分子量的有机化合物，使该有机化合物均匀地吸附于多孔质粒子的表面。

此外，在绝缘层30中，也可以以能够维持绝缘性的范围的比例添加炭黑、金、银、镍等导电粒子80(参照图5)。这是因为，在绝缘层30被按压时，所含有的导电粒子间的距离接近，第一电极20与第二电极40之间的电容值急剧上升，由此具有基于后述的剪切力60的算出方法而压力和剪切力的灵敏度提高的效果。导电粒子80的平均粒径优选为绝缘层30的厚度的10分之1以下。

接着，对第一电极20和第二电极40进行说明。第一电极20及第二电极40的材质除了金、银、铜、铂、钯、铝、铑等的金属膜以外，还可以举出使这些金属粒子分散于树脂粘合剂而成的导电膏膜、或者聚己基噻吩、聚二辛基芴、并五苯、四苯并卟啉等有机半导体等，但并无特别限定。关于形成方法，在前者的情况下，可以举出利用镀覆法、溅射法、真空蒸镀法、离子镀法等整面形成导电膜后通过蚀刻进行图案化的方法，在后者的情况下，可以举出利用丝网、凹版、胶印等印刷法等直接进行图案形成的方法。

第一电极20形成在位于绝缘层30下部的基板10上(参照图1～图5)为佳。作为基板10，可以举出玻璃环氧基板、聚酰亚胺基板、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂基板等，但没有特别限定。厚度可以在0.1mm～3mm之间适当选择。第二电极40主要形成于绝缘层30的上部，可以仅由一层构成，也可以由两层401、402(参照图1)或其以上的多层构成。作为第二电极40的图案，可以是圆形、方形、线形等任意形状。第二电极40的厚度可以在0.1μm～100μm的范围内适当选择。

作为第一电极20和第二电极40的图案，可以举出由线形图案构成，且它们在俯视时向相同方向延伸的图案的方式(参照图6)。通过使第二电极40与第一电极20由向相同方向延伸的线形图案构成，从而在从与第二电极的线形图案延伸的一个方向交叉的角度的方向施加剪切力60时，第二电极40根据该剪切力60的大小而变形，与第一电极20之间的距离发生变化，能够探测第二电极40与第一电极20之间的电容值变化时的电信号而测定力的大小。

例如，第一电极20由向一个方向延伸的线形图案25、26、27构成，第二电极40也是向与第一电极20相同的方向延伸的线形图案45、46，形成于上述图案25与上述图案26的间隙以及上述图案26与上述图案27的间隙的位置(参照图6)。若沿着该电容检测装置1的最上表面的保护层50的表面，从与第二电极40的线形图案45、46延伸的一个方向交叉的角度的方向施加剪切力60，则根据该剪切力60的大小，第二电极40的线形图案45、46与保护层50、绝缘层30一起向纸面右方向的施加了剪切力60的方向变形(平行移动)，与第一电极20的线形图案26之间的距离对于线形图案45而言变近，对于线形图案46而言变远。另外，第一电极20的线形图案25与线形图案45变远，第一电极20的线形图案27与线形图案46变近(参照图7)。这些线形图案的层间的距离变化与剪切力60的大小成比例。因此，若探测伴随这些线形图案的层间的距离变化而产生的各个线形图案间的电容值的变化，则能够探测到剪切力60的大小。

该例子记载了第一电极20为3根线形图案，且第二电极40为2根线形图案的情况，但也可以仅为1根，也可以为4根以上。另外，第一电极20和第二电极40的线状图案的根数也可以相同。另外，该例子记载了第一电极20以及第二电极40的线形图案均为大致相同形状的长条的长方形，但宽度、长度也可以分别不同(参照图8a)，也可以是宽度局部变宽的形状、局部变窄的形状(参照图8b)。另外，不仅可以是长方形状，也可以是多边形的形状、圆弧形状那样的曲线状(参照图8c)。另外，也可以是它们复合而成的形状、波浪形状(参照图8d)。需要说明的是，这些正方形、圆的形状等通常不属于线形图案的范畴，但在本发明中，只要是呈现本发明的作用、功能的形态，则视为线形图案的一种，属于本发明的范围内。

另外，第一电极20以及第二电极40也可以分别成为多层。例如，第一电极20可以是夹着绝缘膜由下部第一电极21和上部第一电极22构成的两层，第二电极40也可以是夹着绝缘膜由下部第二电极41和上部第二电极42构成的两层(参照图9-1)。在该情况下，优选将第一电极20设为沿X方向延伸的线形图案的下部第一电极21和沿Y方向延伸的线形图案的上部第一电极22(参照图9-2(a))，将第二电极40设为与上述下部第一电极21相同地沿X方向延伸的线形图案的下部第二电极41和与上述上部第一电极22相同地沿Y方向延伸的上部第二电极42(参照图9-2(b))。

此外，在图9-1中，记载了在两层的第一电极20的上部形成两层的第二电极40的例子，但也可以将第一电极和第二电极的各层相互交替地形成。即，也可以在下部第一电极21上形成下部第二电极41，在其上形成上部第一电极22，在其上形成上部第二电极42。在任一种情况下，都能够用截面积大的下部第二电极41覆盖隐藏下部第一电极21，用截面积大的上部第二电极42覆盖隐藏上部第一电极22，因此具有能够使内部的下部第一电极21和上部第一电极22的电路图案从外观上不被识别的优点。需要说明的是，如果不需要遮覆盖隐藏，则可以使各电极的截面积相同，相反也可以增大内部两层的电极的截面积。

这样，能够分别探测下部第一电极21与下部第二电极41之间的电容值的变化和上部第一电极22与上部第二电极42之间的电容值的变化。或者，能够分别探测下部第一电极21与上部第二电极42之间的电容值的变化和上部第一电极22与下部第二电极41之间的电容值的变化。其结果是，具有如下优点：即使施加剪切力60的方向在俯视观察时也是斜方向，且剪切力60中存在X方向的分力分量65和Y方向的分力分量66的情况下(剪切力60的方向与上部第一电极41或上部第二电极42中任一线形图案的方向不平行或不是直角的情况下)，也能够分别测定剪切力60的X方向及Y方向的各分力分量65、66。需要说明的是，在图9-2中，示出了各电极为与X方向或Y方向中任一方向相同的方向的线形图案的例子，但即使不是与X方向或Y方向中任一方向相同的方向的线形图案也能够享有该优点，因此本发明的范围并不限定于与X方向或Y方向中任一方向相同的方向的线形图案。

进而，若构成将多个本发明的电容检测装置1排列成纵横矩阵状的电容检测装置组100，则还能够测定与各电容检测装置1的一个方向交叉的角度的方向的剪切力60的面状分布(参照图10)。即，各个电容检测装置1能够分别测定各个位置的与电容检测装置1交叉的角度的方向的力，因此即使在剪切力60的大小根据位置而不同的情况下，若将多个电容检测装置1排列成纵横矩阵状，则也能够测定各位置的剪切力60的大小。

并且，若将分别形成有多层的上述第二电极40以及第一电极20的本发明的电容检测装置1以纵横矩阵状排列多个而构成电容检测装置组100，则还能够测定各个电容检测装置1的剪切力60的X方向以及Y方向的各分力分量65、66，还能够测定剪切力60的X方向以及Y方向的各分力分量65、66的面状分布(参照图11)。即，各个电容检测装置1能够分别测定各个位置的与电容检测装置1交叉的角度的方向的力的分力(X方向的分力以及Y方向的分力)，因此即使在剪切力60的大小以及方向根据位置而不同的情况下，若将多个电容检测装置1排列成纵横矩阵状，则也能够测定各位置的剪切力60的分力(X方向的分力分量65以及Y方向的分力分量66)的大小。

另外，上述的例子示出了将电容检测装置1排列成纵横矩阵状的情况，但也可以将电容检测装置1排列成纵一列或横一列。另外，电容检测装置组100例如既可以是在基材10、绝缘层30全部共用化的基础上仅将第二电极40、第一电极20分别单独且独立地形成从而制成各电容检测装置1的形态，也可以是在一个大的其他基材上将已经制造的电容检测装置1分别一个一个地贴合排列那样的形态。

另外，也有如下方式：上述第一电极20由岛状图案构成，上述第二电极40由上部第二电极402和下部第二电极401这两层构成(参照图12-1)，并且上述上部第二电极402和下部第二电极401由在俯视时交叉的多根线形图案构成(参照图12-2)，上述第一电极20的岛状图案的一部分在俯视时分别与上述上部第二电极402的图案的一部分和上述下部第二电极401的图案的一部分重叠的图案(参照图12-3)。在该俯视时，上部第二电极402与下部第二电极401交叉的角度没有限定，在它们正交(即交叉的角度为90°)的情况下，第一电极20的图案成为长方形的棋盘格状(参照图12-3)，不正交的情况下，第一电极20的图案成为平行四边形的棋盘格状(参照图13)。

在任何情况下，都优选使在俯视时第一电极20的岛状图案的一部分与上述上部第二电极402的图案的一部分重叠的区域(以下，设为S1)的面积大于第一电极20的岛状图案的一部分与上述下部第二电极401的图案的一部分重叠的区域(以下，设为S2)的面积。电极间的电容值与电极间的距离成反比，因此第一电极20与上部第二电极402的距离比第一电极20与下部第二电极401的距离远，因此电容值的检测灵敏度相应地降低。因此，为了弥补该灵敏度降低，通过在俯视时使S1比S2大，从而提高第一电极20和上部第二电极402的灵敏度，能够使第一电极20和上部第二电极402的灵敏度与第一电极20和下部第二电极401的灵敏度成为相同程度，能够使剪切力60的X方向的检测灵敏度与Y方向的检测灵敏度成为相同程度。

此外，在俯视时上部第二电极402与下部第二电极401正交的情况下，可以将第一电极20的图案不设为长方形，而设为长方形的四角变圆而没有四顶点的形状(参照图14)。同样地，在俯视时上部第二电极402与下部第二电极401不正交的情况下，也可以将第一电极20的图案不设为平行四边形，而设为平行四边形的四角变圆而没有四顶点的图案的形状。另外，在俯视时上部第二电极402与下部第二电极401正交的情况下，也可以将第一电极20的图案不设为长方形，而设为竖长的椭圆形状(参照图15-1、图15-2)。在该情况下，与设为长方形的情况相比，S1的区域与S2的区域分离，因此由在各个电极产生的电信号的噪声等带来的不良影响也变少。另外，由自纸面右方向左方施加的剪切力60引起的上部第二电极402自纸面右方向左方的平行移动所产生的S1的增加区域(以下设为S1′)的比例(即，(S1+S1)′)/S1比)比长方形、平行四边形的图案的例子大，因此关于对噪声的检测灵敏度上升，椭圆与长方形、平行四边形相比具有更高的优点。同样地，由自纸面上方向下方施加的剪切力60引起的下部第二电极401自纸面上方向下方的平行移动所产生的S2的增加区域(以下设为S2′)的比例(即，(S2+S2)′)/S2比)比长方形、平行四边形的图案的例子大，因此关于对噪声的检测灵敏度上升，椭圆与长方形、平行四边形相比具有更高的优点。

另外，也可以设为介于上述长方形的四角变圆而没有四顶点的形状与椭圆的形状的中间那样的图案。需要说明的是，第一电极20的岛状图案可以全部以完全相同的图案排列多个而形成，也可以将上述各种图案混合排列多个而形成。此外，在上述的任一图中，上部第二电极402以及下部第二电极401的线形图案均以大致相同形状的长条的长方形来记载，但其宽度、长度可以分别不同(参照图8a)，也可以是宽度局部变宽或变窄那样的图案(参照图8b)。另外，也可以是一部分或全部为多边形状、圆弧状那样的图案(参照图8c)，还可以是它们复合而成的图案、波浪形状那样的图案(参照图8d)。而且，根据该上部第二电极402以及下部第二电极401的线形图案适当变更第一电极20的岛状图案为佳。

以上，示出了第一电极20的岛状图案以及第二电极40的上部第二电极402和下部第二电极401的线形图案的各种例子，以下，着眼于第一电极20的岛状图案为稍微竖长的长方形、上部第二电极402和下部第二电极401的线形图案为直线形的长方形的例子，进行详细说明(参照图12-4～图12-6)。在该情况下，优选俯视时上部第二电极402与下部第二电极401交叉的交点端部间的近距离且为上部第二电极402的图案方向上的距离d40为俯视时上部第二电极402与下部第二电极401交叉的交点中心间的距离且为下部第二电极401的图案方向上的距离d20以上。并且，岛状图案的第一电极20优选其长方形的顶点的位置在俯视时位于上述上部第二电极402与下部第二电极401交叉的区域内。(参照图12-4)。

通过测量该岛状图案的第一电极20与上述上部第二电极402之间的电容值的变化以及该岛状图案的第一电极20与上述下部第二电极401之间的电容值的变化，能够分别测定上部第二电极402的图案方向的剪切力60的X轴方向的分力分量65和下部第二电极401的图案方向的剪切力60的Y轴方向的分力分量66。能够检测岛状图案的第一电极20与上部第二电极402之间的电容值的区域是S1，即图12-4中的白色填充部分。另一方面，能够检测岛状图案的第一电极20与下部第二电极401之间的电容值的区域是S2，即图12-4中的灰色填充部分。此外，岛状图案的第一电极20与上部第二电极402之间的厚度方向的平均距离t40大于岛状图案的第一电极20与下部第二电极401之间的厚度方向的平均距离t20(即，下部第二电极401与岛状图案的第一电极20的距离比上部第二电极402近)，因此对于第一电极20、上部第二电极402以及下部第二电极401这三者电极重叠的区域而言，作为S2(灰色填充部分)的功能更占优势。(参照图12-4)。

若从该状态自纸面右方向左方施加X轴方向的分力分量65，则与该力的大小成比例地，图12-4的上部第二电极402向图12-5的上部第二电极402的位置平行移动(即向纸面左方向平行移动)，其结果，能够检测第一电极20与上部第二电极402之间的电容值的区域S1从图12-4的状态增加图12-5状态的黑色填充的区域S1′的面积量。因此，只要检测该图12-5的黑色填充的区域S1′的增加的电容值，则能够测定原来的X轴方向的分力分量65。同样地，若从图12-4的状态自纸面上方向下方施加Y轴方向的分力分量66，则与该力的大小成比例地，图12-4的下部第二电极401向图12-6的下部第二电极401的位置平行移动(即向纸面下方向平行移动)，其结果，能够检测第一电极20与下部第二电极401之间的电容值的区域S2从图12-4的状态增加图12-6状态的黑色填充的区域S2′的面积量。因此，只要检测该黑色填充的区域S2′的增加的电容值，则能够测定原来的Y轴方向的分力分量66。

由这些剪切力60的X轴方向的分力分量65及Y轴方向的分力分量66引起的电容值变化的检测灵敏度优选设为在X轴方向和Y轴方向上大致相同，因此优选使图12-5的黑色填充的区域S1′的面积大于图12-6的黑色填充的区域S2′的面积。即，这是因为，上部第二电极402与第一电极20的距离比下部第二电极401远(参照图12-1)，因此若使S1′的面积与S2′的面积相同，则通常上部第二电极402处的检测灵敏度会变得比下部第二电极401处的检测灵敏度低。具体而言，可以设计成t20/t40(第一电极20与下部第二电极401的距离/第一电极20与上部第二电极402的距离)≒S2′/S1′(图12-6的黑色填充的区域的面积/图12-5的黑色填充的区域的面积)的关系。因此，如果是t20和t40的差异小到可以忽略以至于可以将它们视为完全相同那样的条件，则S2′的面积与S1′的面积也可以设为相同。

接着，对第一电极20、第二电极40与处理部120的配线进行详细说明。可以从各个第一电极20连接配线图案，经由独立的AC驱动电路5和驱动电路110与处理部120电连接。另一方面，第二电极40可以经由信号转换部130与处理部120电连接(参照图1、图16)。这样，若复杂且微细的图案的第一电极20各自经由同样复杂且微细的图案的独立的AC驱动电路5与处理部电连接，则能够非常高精度地检测在每个非常微细的范围在第一电极20与第二电极40之间产生的电容值的变化，因此能够非常准确地测定从第二电极40上或保护层50上施加的剪切力60。此外，第一电极20和第二电极40也可以调换。即，可以在基板10上形成第二电极40，在绝缘层30上形成第一电极20，使位于上部的第一电极20与独立的AC驱动电路5连接，使位于下部的第一电极20与信号转换部130连接。

与第一电极20的各电极21中的每一个对应地，分别各形成一个独立的AC驱动电路5，该独立的AC驱动电路5经由驱动电路110与处理部120连接(参照图16)。处理部120经由驱动电路110控制独立的AC驱动电路5，对于第一电极20的各电极21中的每一个，分别加以交流信号(AC信号)。然后，向未流通电流的开关关闭状态的某个独立的AC驱动电路5中通入电流，直至饱和而变化成开关开启状态，切断向电流饱和而成为开关开启状态的其他独立的AC驱动电路5通入的电流而使其变化成开关关闭状态，从而实现驱动电路110的切换。从削减耗电的观点出发，通入驱动电路110的电流优选小，但如果过小，则容易受到噪声的影响，因此优选设为10μA至数十m A程度。另外，本发明中所说的驱动电路110是驱动独立的AC驱动电路5的电路，切换驱动电路110是指将来自处理部的输出信号的流动改变至另一电路。即，驱动电路110是具有改变作为输出信号的电流的流动方向，或将电流的通入量控制在可控范围内的功能的电路。

独立的AC驱动电路5是具有从第一电极20的各个电极21接收的2个以上的输入和向第一电极20输出交流信号的1个输出，且根据来自第一电极20的输入信号模式来改变交流信号的电路。独立的AC驱动电路5优选设为逻辑电路型。这是因为，在逻辑电路型的情况下，能够使用输入为2个、输出为1个的类型(AND(与运算)、OR(或运算)、NAND(与非运算)、XOR(异或运算))，具有能够削减信号线的数量的效果。例如，在使用AND(与运算)的情况下，尽管始终向INA(输入A)输出矩形波的AC信号，但仅在INB(输入B)为HIGH时从OUT(输出)输出该信号(参照图17)。此外，在图16中，独立的AC驱动电极5相对于基材10配置于与第一电极20相反的一面并通过通孔与第一电极20连接，但也可以在与第一电极20相同的面上并列配置。

此外，第一电极20的各个电极21、独立的AC驱动电路5、驱动电路110的连接配线实际上以更多的配线数形成的情况较多，但在图16中为了简化说明，以4×5＝20个的例子对第一电极20进行说明。同一行的独立的AC驱动电路5相互使输入端子共用化，同一列的独立的AC驱动电路5相互使输入端子共用化。因此，从第一电极20，通过4+5＝9根信号线进行控制。作为例子，图18中示出了对于图16的第一电极20的各个电极21中的3个((col1(列1)、row2(行2))和(col1(列1)、row3(行3))和(col4(列4)、row3(行3))独立地输出交流信号(AC驱动)时的9根信号线的信号例。这是独立的AC驱动电路5为AND电路的情况，在其他电路的情况下可适当变更。在第一电极20被独立地AC驱动时，第二电极40根据该第一电极20的各自与第二电极40之间的电容的大小而接收信号。

在将独立的AC驱动电路5设为逻辑电路型的情况下，电容检测装置1以满足(在第二电极40与第一电极20之间产生的电容值+第一电极20的寄生电容)×逻辑电路的输出电阻值＜1μs(时间常数：1微秒)的条件的方式设定各电容值以及电阻值为佳。这是因为，时间常数通常优选提高，但若时间常数高于1μs，则有时会产生切换速度降低的不良情况。需要说明的是，时间常数是指RC电路(即，由电阻器和电容器构成，由电压或电流驱动的电路)中的电阻值与电容值的乘积。另外，寄生电容是指在第一电极20中产生的由非设计者意图的物理结构引起的电容值。独立的AC驱动电路5、驱动电路110的电极材料没有特别限定，除了铜、银、金、镍、铝等的金属膜之外，也可以使用含有它们的导电油墨、氧化铟锡、氧化锌等。形成方法可以举出：利用镀覆法、溅射法、真空蒸镀法、离子镀法等在整面形成导电膜后，通过蚀刻进行图案化的方法等。作为图案，可以是圆形、方形、线形等任意形状。厚度在0.1μm～5mm的范围内适当选择为佳。

另外，独立的AC驱动电路5也可以由薄膜晶体管构成。这是因为，在单纯的逻辑电路型中只能输出矩形波，但在由薄膜晶体管形成的情况下，具有能够输出正弦波等更复杂的AC信号的效果。薄膜晶体管，优选选定开关的切换速度快、最大集电极电流大的晶体管。这是因为，当切换速度快时，能够迅速地几乎同时测量各电极21中的电容值，当最大集电极电流大时，相应地能够更快地传递所得到的信号。因此，如果薄膜晶体管中蓄积的电荷不足(电容值低)，则有时切换速度会降低，因此优选使将晶体管电连接时的电阻值足够小。这是因为，通过减小将晶体管电连接时的电阻值，从而在晶体管彼此之间流动的电流变多，其结果，促进充电而充分补充电荷，电容值增加。

需要说明的是，在薄膜晶体管未电连接时，为了避免蓄积的电荷消失，通常优选充分提高时间常数((在第二电极40与第一电极20之间产生的电容值+各薄膜晶体管的栅极/漏极间的电容值+各薄膜晶体管关闭时的源极/漏极间的电容值+漏极的寄生电容值)×(元件内的下拉电阻值或上拉电阻值))。但另一方面，若时间常数高于10μs，则有时会产生切换速度降低的不良情况。因此，上述时间常数的数值为优选小于10μs。此外，元件内的下拉电阻值是指在没有输入(OFF状态)的情况下起到实现低电平电压(通常，使作为数字电路的信号的电压成为0伏特)的作用的电阻器。另外，元件内的上拉电阻值是指在没有输入(OFF状态)的情况下起到实现高电平电压(例如，使作为数字电路的信号的电压成为5伏特)的作用的电阻器。

另外，薄膜晶体管被开启时的电阻值优选充分小于元件内的下拉电阻值、上拉电阻值。另一方面，薄膜晶体管被关闭时的电阻值优选充分大于元件内的下拉电阻值、上拉电阻值。这是因为，如果这样设定元件内的下拉电阻值、上拉电阻值，则信号被顺利地传递。另外，薄膜晶体管也可以由有机半导体形成。这是因为，如果采用有机半导体，则能够通过例如辊对辊而量产性良好地生产，也能够应用于曲面等三维形状。作为这样的有机半导体的材质，例如可以举出：聚-3-己基噻吩等取代噻吩低聚物、并五苯和并苯、它们的衍生物、酞菁和噻吩系的稠环化合物、芴低聚物衍生物等。形成方法例如在聚-3-己基噻吩的情况下，可以举出滴铸法、旋涂法等。厚度在0.1μm～5mm的范围内适当选择为佳。

第二电极40接收从第一电极20发出的交流信号，该接收到的交流信号在信号转换部130被转换为电压，进而在处理部120被处理。该被处理的交流信号的强度与第一电极20的各个电极和第二电极40之间的电容值成比例。由此，能够测定第一电极20的各个电极21的部位的上部的剪切力60，还能够测定剪切力60的面状分布。信号转换部130是将来自第二电极40的交流信号转换为其他信号的装置部。作为构成信号转换部130的装置，可以举出电荷放大器、AD转换器、分配器、隔离器、换能器等。在该情况下，可以仅由单独的装置构成信号转换部130，也可以由多个装置的组合来构成信号转换部130。作为多个装置的组合的例子，可以举出将从第一电极20发出的交流的电流(电荷)总量放大并输出的电荷放大器、以及将该放大后的模拟信号转换为数字信号的AD转换器等。

接着，对保护层进行说明。保护层50是用于保护位于下部的第一电极20、上述第二电极40免受从上部施加的剪切力60的影响的层。作为保护层50的材质，除了可举出丙烯酸类、氨基甲酸酯、氟、聚酯、聚碳酸酯、聚缩醛、聚酰胺、烯烃等热塑性或热固性树脂片以外，还可列举出氰基丙烯酸酯等紫外线固化型树脂片等，没有特别限定。但是，保护层50是还起到将剪切力60准确地传递至绝缘层30的作用的层，因此需要同时具有作为保护膜的特性和作为压力传递体的特性。因此，优选含有10％以上的丙烯酸橡胶成分的丙烯酸系树脂、氨基甲酸酯系树脂、氟系树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯树脂。保护层50的厚度根据材质的不同而不同，但在30μm～5mm之间适当选择为佳。

需要说明的是，在第二电极40为多根线形图案的情况下，为了避免由这些各线形图案检测出的电信号发生干涉而成为噪声从而对想要测定的电容值的灵敏度造成影响，可以在保护层50表面形成切痕。通过切痕，使得第二电极40的各个线形图案独立地移动，因此具有能够减少对其他电极的不良影响的效果。在形成该切痕的情况下，绝缘层30的厚度优选设为处于500μm～5mm的稍厚的范围。作为切痕的形态，例如可以举出虚线状、短划线状、长划线状、单点划线状、双点长划线状等。切痕可以是一根线也可以是多根线。切痕的深度可以贯通保护层50而形成至绝缘层30的表面，也可以是到中途为止的半切割状。作为切痕的形成方法，例如可以举出汤姆逊刀的冲裁方法等。

接着，对温度传感器进行说明。在本发明的电容检测装置1中，可以在基板10、绝缘层30、保护层50的层等设置用于测定因剪切力60的应力而产生的热的温度传感器800(参照图19)。这是因为，在检测电容值等电信号的装置的情况下，有时会受到周围的温度的影响，因此为了尽量抑制该影响，实时地测定周围的温度，适当地修正测定值。特别是，在被压体为轮胎等的情况下，由于与接地面存在相当大的摩擦等，因此有时因该摩擦等而产生热并导致测定值的精度降低。另外，如果能够推定由热引起的能量损失量，则能够推定该损失量少的接地面的状态是什么，还具有能够促进能效良好的产品的研发的效果。

温度传感器800可以使用可贴合的厚度为20μm～3mm的薄膜片或在第一电极的各元件中追加的电极。由于是体积不大的温度传感器，因此能够设置在电容检测装置1的各种部位，具有能够知道在电容检测装置1的哪个部位产生热并蓄积的效果。其结果，具有能够同时测量剪切力60和温度这两者的分布的效果。作为由薄膜片构成的温度传感器800，可以举出在薄膜片上层叠有热敏电阻材料层和温度传感器用电极的膜型热敏电阻温度传感器等。膜型热敏电阻温度传感器是将电阻值随着温度上升而减少或增加的热敏电阻材料层进行图案形成，且利用温度传感器用电极测量该电阻值的变化来测定温度的。薄膜片除了可举出聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚砜、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚缩醛、液晶聚合物等合成树脂片以外，还可以举出薄膜玻璃、陶瓷、耐热性无纺布等。或者，也可以是在金属片上形成有耐热性的绝缘膜的构成的片材。厚度在20μm～3mm的范围内适当选择为佳。

热敏电阻材料层的材质除了可举出锰、钴、铁等过渡金属的氧化物以外，还可以举出由铊、铌、铬、钛、锆中的任一种与铝、硅、铋中的任一种构成的氮化物。前者的制造方法可举出如下方法：以上述过渡金属的氧化物为原料，将它们用混合机混合，进行预烧，使用加压造粒法、喷雾干燥法等造粒法，制成适度大小的颗粒，加压成型为期望的形状。后者的制造方法可举出使用含有上述元素的材料作为靶，在含氮气的气氛中通过溅射进行图案形成的方法。另外，为了得到稳定的热敏电阻特性，这些热敏电阻材料层优选在高温下进行正式烧成。温度传感器用电极的材质可以举出金、银、钯等金属电极层，可以用玻璃微粉末(玻璃粉)图案化为梳型等。另外，为了提高接合性，可以在薄膜片与温度传感器用电极之间设置铬、镍铬、氮化钛等的接合层。在形成温度传感器用电极后，可以安装引线，用环氧树脂等密封，保护热敏电阻材料层及温度传感器用电极。

此外，作为热敏电阻以外的温度传感器，可以使用如下方式的温度传感器：连接2种不同的金属，并利用在双方的接点间因其温度差而产生的电动势的热电偶方式；利用金属的电阻几乎与温度成比例地变化的测温电阻体方式；利用液体、气体因温度变化而膨胀、收缩的热膨胀方式；利用在将热膨胀率不同的两片薄金属板贴合并将一端固定的状态下在金属板产生温度变化时由于热膨胀率的不同而金属板向某一方翘曲的现象的双金属方式等。另外，温度传感器800也可以仅通过与第一电极20、第二电极40的各元件并列地追加形成的电极来发挥功能。即，可以在第一电极20、第二电极40附近设置由半导体等构成的温度检测电极900来代替温度传感器800(参照图20)。温度检测电极900的一端侧经由电流限制用的电阻与控制电源连接，另一端侧与接地侧端子连接。并且，控制电源相当于在温度检测电极中通入正向的电流的电流源。温度检测电极900除了可以由金、银、钯等金属电极层形成以外，还可以由使这些金属粒子分散于树脂粘合剂而成的导电膏膜或者聚己基噻吩、聚二辛基芴、并五苯、四苯并卟啉等有机半导体等形成。关于温度检测电极900的制造方法，在前者的情况下，可以举出利用镀覆法、溅射法、真空蒸镀法、离子镀法等在整面形成导电膜后通过蚀刻进行图案化的方法，在后者的情况下，可以举出利用丝网、凹版、胶印等印刷法等直接形成图案的方法。

接着，对形成第一电极20或第二电极40的引出线的边框部700进行说明。电容检测装置1优选在上述第一电极20或第二电极40的传感部600的周围正交的两个方向中的任一方向上不存在边框部700(参照图21)。若在传感部600的上或下的方向和右或左的正交的这两个方向上需要用于设置迂回配线的空间，则在形成有该迂回配线的区域中无法进行剪切力60的测定，因此能够测定的范围的长度会受到限制。另一方面，若在电容检测装置1的第一电极20或第二电极40的传感部600的周围正交的两个方向中的任一方向上不存在边框部700，则如果将多个电容检测装置1排列并接合而形成为长条形态，则能够无限延长能够测定的范围的长度。

如果能够将传感部600延长至所希望的长度，则例如具有如下效果：能够容易地检测出由轮胎的各部位的微妙凹凸等引起的压力、剪切力值的偏差的程度、在使轮胎等的行驶速度加速或减速时受到的剪切力60的变化等以往困难的测定。设为使边框部700不存在于传感部600的上侧和下侧的形态的方法没有特别限定，例如可以举出使第一电极20和第二电极40的位置以及迂回配线250和迂回配线450的位置稍微错开，将它们平行地进行图案形成的方法(参照图21)。需要说明的是，剪切力60所要求的测定值的精度、分辨率变高而必须使迂回配线250和迂回配线450大量且细线化的情况下，可以在感测部600的左右两侧设置边框部700，将迂回配线250和迂回配线450分别左右分开地形成，扩大各迂回配线间的间隔。

进而，通过将第一电极20以及第二电极40附近的迂回配线250和迂回配线450的一部分弯曲成直角，从而实质上延长迂回配线的长度，由此也能够将迂回配线250和迂回配线450的根数削减一半左右。由此，迂回配线250、迂回配线450的线宽的自由度增加，能够使第一电极20、第二电极40进一步微细化，进而也能够提高剪切力60的测定值的精度、分辨率。另外，在将多个电容检测装置1排列并接合时，为了避免电容检测装置1移动而偏移，也可以在电容检测装置1的一部分设置成为钥匙与钥匙孔的关系的凸部1200和凹部1300(参照图22)。

如果将该凸部1200和凹部1300牢固地嵌合，则具有多个电容检测装置1发挥与一个一体化了的长条的电容检测装置1同样的功能的效果。凸部1200和凹部1300可以形成于边框部700，也可以形成于传感部600。另外，凸部1200和凹部1300的形状只要成为钥匙与钥匙孔的关系而不脱落，则可以是任意的形状。

上述长条的电容检测装置1除了能够应用于轮胎的行驶试验以外，还存在能够应用于测定人的行走或跑步时施加于鞋底面的剪切力60的情况、测定高尔夫推杆中的高尔夫球对地面造成的力、保龄球在球道上行进时造成的力、人在IT设备的显示器表面用指尖描划时造成的力、列车行驶时对轨道造成的力等多种用途的可能性。例如，在人的行走或跑步中，与接地面接触的部位是分散的，行走步幅、跑步步幅因人而异，即使是相同的人，在行走或跑步的开始时和结束时的行走步幅、跑步步幅也不同。因此，如果在长条的整面形成传感部600，则无论是怎样的行走步幅、跑步幅度都能够进行测定，因此上述长条的电容检测装置1的有用性高。

需要说明的是，电容检测装置1在反复进行几次轮胎的行驶试验那样的非常严酷的试验时，表面的保护层50等磨损，或第二电极40等破损而变得无法使用，每次都需要准备其他的电容检测装置，存在从试验者的立场来看成本大幅上升的问题。因此，可以制成能够将磨损的保护层50、破损的第二电极40的绝缘层30、破损的第一电极20的基板10的全部或一部分拆卸，且能够将它们适当更换来使用。在此所说的能够拆卸是指，只要使用某些手段就能够将它们分别分离的意思，该手段、用于拆卸的劳力、时间不限。另外，即使层的一部分分离而未完全拆卸，在拆卸下来的层具有其本来的功能的情况下，该层也被视为能够拆卸。

能够拆卸的保护层50等优选设为由多层构成的层叠构成，而能够仅拆卸基材51和由自吸附性浆糊、微小吸盘构成的层71的保护层50而进行更换的构成(参照图23)。若这样构成，则能够非常容易地从电容检测装置1仅将磨损的保护层50的一部分剥离并拆卸而进行更换(参照图23)，从试验者的立场来看，具有大幅降低成本的优点。

作为自吸附性浆糊的材质，除了可举出由多元醇和多异氰酸酯交联剂等构成的二液固化型的氨基甲酸酯系树脂、苯乙烯丁二烯胶乳、丁二烯橡胶、丁腈橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁橡胶等合成橡胶系树脂以外，还可以举出天然橡胶系树脂、丙烯酸系树脂、有机硅系树脂等。自吸附性浆糊层的形成方法没有特别限定，例如可以使用胶版、丝网等通用的印刷方法、唇式涂布机、逆转涂布机等通用涂布机来涂布，以10～500μm的厚度形成为佳。

微小吸盘具有若粘贴的面平滑则进行压敏吸附的性质。而且，能够简单地用手剥离，不会如粘合剂那样发粘。该微小吸盘优选以每1平方厘米为0.1万个～10万个的比例形成有大小为1～500μm的吸盘状的微细孔。若吸盘的尺寸为小于2μm，则通过柔软地吸附于接触面从而由气压差产生吸附效果。在吸盘状的微细孔的平均大小为小于1μm，且每1平方厘米仅形成0.1万个的情况下、在吸盘状的微细孔的平均大小为大于500μm，且每1平方厘米形成超过10万个的情况下，吸附力有时会降低。作为微小的吸盘的形成方法，可以在向合成树脂的乳液中机械地吹入空气而生成无数的微细气泡，制成泡沫状的合成树脂乳液，通过涂布机、喷涂进行涂布，将溶剂飞散去除而形成。

符号说明

1：电容检测装置，5：独立的AC驱动电路，10：基板，20：第一电极，21：下部第一电极，22：上部第一电极，25、26、27：第一电极的各电极，30、31、32：绝缘层，40、45、46：第二电极，41、401：下部第二电极，42、402：上部第二电极，45、46、47：第二电极的各电极，50：保护层，51：保护层的基材，60：剪切力，65：剪切力在X轴方向的分力分量，66：剪切力在Y轴方向的分力分量，70：锪孔状凹凸，71：由自吸附性浆糊、微小吸盘构成的层，80：导电粒子，100：电容检测装置组，110：驱动电路，120：处理部，130：信号转换部，250、450：迂回配线，300：气泡尺寸，600：传感部，700：边框部，800：温度传感器，900：温度检测电极，1200：凸部，1300：凹部，S1：俯视时第一电极的岛状图案的一部分与上部第二电极的图案的一部分重叠的区域，S2：俯视时第一电极的岛状图案的一部分与下部第二电极的图案的一部分重叠的区域，S1′：能够检测作为自纸面右方向左方施加X轴方向的分力分量的结果而在第一电极与上部第二电极之间增加的电容值的区域，S2′：能够检测作为自纸面上方向下方施加Y轴方向的分力分量的结果而在第一电极与下部第二电极之间增加的电容值的区域，t20：岛状图案的第一电极与下部第二电极之间的厚度方向的平均距离，t40：岛状图案的第一电极与上部第二电极之间的厚度方向的平均距离，d20：俯视时第一电极的短边方向的距离，且是下部第二电极的图案方向的距离，d40：俯视时上部第二电极与下部第二电极交叉的交点端部间的近距离，且为上部第二电极的图案方向的距离。

Claims (9)

1.一种电容检测装置，其形成有第一电极，在所述第一电极上形成有绝缘层，并在所述绝缘层上形成有第二电极，

所述电容检测装置能够算出从所述第二电极的上部施加的剪切力，

所述第一电极由岛状图案构成，所述第二电极由上部第二电极和下部第二电极这两层构成，并且所述上部第二电极和下部第二电极由在俯视时交叉的多根线形图案构成，

在俯视时所述第一电极的岛状图案的一部分分别与所述上部第二电极的图案的一部分和所述下部第二电极的图案的一部分重叠，

所述第一电极的岛状图案的一部分与所述上部第二电极的图案的一部分在俯视时重叠的区域大于所述第一电极的岛状图案的一部分与所述下部第二电极的图案的一部分在俯视时重叠的区域。

2.根据权利要求1所述的电容检测装置，与所述第一电极的各个电极的每一个对应地分别连接有一个AC驱动电路，

所述AC驱动电路经由驱动电路与处理部连接，

所述AC驱动电路是具有从所述驱动电路接收的2个以上的输入和向所述第一电极的各个所述电极输出交流信号的1个输出，且根据来自所述驱动电路的输入信号模式，对于所述第一电极的各个所述电极的每一个分别加以交流信号的电路，

所述第二电极经由信号转换部与处理部连接。

3.根据权利要求1所述的电容检测装置，所述绝缘层由依次连续的多层构成，所述多层的绝缘层中，在弹性模量高的层上层叠构成有弹性模量低的层。

4.根据权利要求1所述的电容检测装置，所述绝缘层由依次连续的多层构成，所述多层的绝缘层由气泡尺寸不同的多种发泡体构成。

5.根据权利要求1所述的电容检测装置，所述绝缘层由依次连续的多层构成，所述多层的绝缘层由粘弹性不同的多种电粘性流体构成。

6.根据权利要求1所述的电容检测装置，所述绝缘层由依次连续的多层构成，在所述第二电极上形成有保护层，在保护层的表面形成有切痕。

7.根据权利要求1所述的电容检测装置，所述绝缘层为依次连续的、由相同材质的发泡体构成的多层结构，

所述绝缘层具有材质硬度或弹性模量在一个方向上阶段性地变化的层次。

8.根据权利要求1所述的电容检测装置，所述绝缘层具有物理性质或化学性质在一个方向上阶段性地变化的层次，

所述绝缘层由单一层构成。

9.根据权利要求8所述的电容检测装置，所述绝缘层由使泡的浓度、气泡尺寸阶段性地变化而赋予了层次的发泡体构成。

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