JP2007058844A - 感圧センサ及び推論情報作成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２値出力のメンブレンスイッチを複数個用いて圧力の強さを判定できる感圧セ
ンサ及び感圧センサを備えた推論情報作成装置を提供する。
【解決手段】感圧センサ１６は、カーボンと銀からなる接点１６２を接着した上基材１
６０と、カーボンからなる接点１６３を接着した下基材１６１が、弾性を有する絶縁スペ
ーサ１６４を挟んで貼り合わされている。下基材１６１には、接点１６３と絶縁スペーサ
１６４とが交互に配置されている。絶縁スペーサ１６４に挟まれた接点１６２と接点１６
３とにより１個のメンブレンスイッチ１６５が構成され、各メンブレンスイッチ１６５は
約１．６ｍｍの幅を有し、略等間隔に配置されている。上基材１６０及び下基材１６１は
、絶縁材であるＰＥＴで形成されている。指２００が上基材１６０を押すと、押された範
囲の絶縁スペーサ１６４が圧縮されて接点１６２と接点１６３とが接触し、導通する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、感圧センサ及び感圧センサを備えた推論情報作成装置に関するものである。

一般に、利用者の生体情報や環境情報等を計測する各種のセンサが広く知られており、
このセンサから計測される各種情報に基づいて利用者の意識や感情などを推論する装置も
各種提案されている。

ここで、センサを搭載した端末を利用者が把持している強さや、位置等を計測するため
に、感圧センサが用いられる。このような感圧センサとしては、導電性ゴムを用い、加圧
変形による抵抗変化から圧力を検出するものがある。また、メンブレンスイッチを用いた
ものも知られている。

メンブレンスイッチは、可撓性シートの対向面に形成されたカーボン製の電極対が、絶
縁スペーサに形成された孔を介して接触することにより導通してオン状態となるものであ
り、通常、その導通状態により、オン・オフの２値を出力する。可撓性シートの厚み方向
に荷重が加わると、開口部を介して電極対が接触し、電極間の抵抗値が極度に減少するこ
とを検知することによって、加重が加わったかどうかを判定することができる。メンブレ
ンスイッチは、各種の情報機器、家電機器に広く使用されている他、自動車の着座センサ
としても使用されている(例えば、特許文献１参照。)。

特開２００１−６７９８０号公報

感圧センサは、小型低価格で精度よく圧力を検出することが求められるが、上記従来技
術では、本来オン・オフの２値を出力するメンブレンスイッチを使用して、その接触面積
に応じて変化する抵抗値の変化を検出することで、圧力値を連続的に検出するように工夫
されている。

しかしながら、上記従来技術では、螺旋状パターンに導電パターンを形成して、接触面
積の違いを抵抗値として検出できるようにしているが、スイッチ部は１点のみであること
から、圧力のかかっている面積や位置を検知することは困難であった。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、２値出力のメンブレンスイッ
チを複数個用いて圧力の強さを判定できる感圧センサ及び感圧センサを備えた推論情報作
成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の感圧センサは、一対の絶縁シー
トの対向面に電極対が設けられ、前記絶縁シート間に絶縁スペーサが介装された構成にお
いて、押圧により前記電極対が接触あるいは近接するときに導通するメンブレンスイッチ
を並べて複数個配置したメンブレンシートと、前記メンブレンシート内で導通している前
記メンブレンスイッチの数を計数する計数手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の感圧センサは、請求項１に記載の発明の構成に加え、
前記メンブレンスイッチ近傍に設けられ、前記メンブレンスイッチが導通していることを
表示する表示部を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載の感圧センサは、請求項１又は２に記載の発明の構成に
加え、前記計数手段により計数された前記メンブレンスイッチの数が多いほど押圧力が強
いと判定する押圧力判定手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載の感圧センサは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発
明の構成に加え、前記計数手段が、前記メンブレンシート内で導通している前記メンブレ
ンスイッチの数を所定時間間隔で計数し、前記メンブレンシート内のいずれかのメンブレ
ンスイッチの導通状態が所定時間前と異なる場合に、前記メンブレンシートへの押圧位置
が移動していると判断する移動判断手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載の感圧センサは、請求項４に記載の発明の構成に加え、
前記移動判断手段が移動していると判断した場合に、当該移動が判断されたときに前記メ
ンブレンシート内で導通しているメンブレンスイッチの位置と、所定時間前に前記メンブ
レンシート内で導通しているメンブレンスイッチの位置から移動量を算出する移動量算出
手段と、当該移動量算出手段により算出された移動量に基づいて、前記メンブレンシート
への押圧位置が移動する速さを判定する移動速さ判定手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項６に記載の推論情報作成装置は、請求項１乃至５のいずれかに記
載の感圧センサを含む少なくとも１個以上のセンサから、計測値を取得する計測値取得手
段と、前記計測値取得手段により取得された前記計測値に基づいて、当該計測値とは異な
る指標値である推論データを作成する推論手段と、前記推論手段により作成された前記推
論データを含む推論情報を出力する推論情報出力手段とを備えることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の感圧センサは、メンブレンスイッチを並べて複数個配置し、
導通しているメンブレンスイッチの数を計数するようにしたので、導通しているメンブレ
ンスイッチの位置や数の多少により、押圧位置や押圧力等を判定することができ、簡単な
構成で安価に感圧センサを構成できる。

また、本発明の請求項２に記載の感圧センサは、請求項１に記載の発明の構成に加え、
メンブレンスイッチ近傍に、表示部を設けたので、導通しているメンブレンスイッチの数
や位置を視覚的に確認することができ、その情報に従って、使用者が圧力などを調整する
ことが可能である。

また、本発明の請求項３に記載の感圧センサは、請求項１又は２に記載の発明の構成に
加え、押圧力判定手段を備えたので、導通しているメンブレンスイッチの数の多少から押
圧力の判定を行うことができる。

また、本発明の請求項４に記載の感圧センサは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発
明の構成に加え、所定時間間隔で導通しているメンブレンスイッチの数を計数し、比較す
ることによって、押圧位置の移動の有無を判断することができる。

また、本発明の請求項５に記載の感圧センサは、請求項４に記載の発明の構成に加え、
押圧位置が移動していると判断されたときに、所定時間内に導通しているメンブレンスイ
ッチの移動量を算定することにより、移動の速さを判定することができる。

また、本発明の請求項６に記載の推論情報作成装置は、請求項１乃至５のいずれかに記
載の発明の作用効果を奏するとともに、センサから取得した計測値に基づいて感情や環境
等に関する推論を行い、出力することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の推論情報作成装置１及び
推論情報作成装置１の表面に設けられた感圧センサ１６の構造について説明する。図１は
、推論情報作成装置１のイメージ図である。図２は、推論情報作成装置１の電気的構成を
示すブロック図である。図３は、感圧センサ１６の断面図である。図４は、メンブレンス
イッチ(ＳＷ)から構成された感圧センサ１６およびメンブレンスイッチが導通しているこ
とを表示するＬＥＤの駆動回路図である。図５は、感圧センサ１６とセンサ表示用ＬＥＤ
２７の対応を示すイメージ図である。

図１に示すように、推論情報作成装置１は、球体であり、サイズは人の手のひらに納ま
るものである。推論情報作成装置１の筐体は、数ｍｍの厚み（例えば、５ｍｍ厚）の透明
性を有する合成樹脂で球状に構成されており、その内部には球状の密閉空間が形成されて
いる。そして、その筐体内部には、推論情報作成装置１の筐体の下端部における設置面と
平行であって、当該筐体の中心部を通る平面に配置された円形板状の基板(図示外)が設け
られており、基板に各種センサ１１〜１９，各種アクチュエータ２１〜２６，制御部１９
０などが接続又は設置されている（図２参照）。

尚、理解を容易にするために、図１には、各種センサ１１〜１９のうち、複数のメンブ
レンスイッチ１６５（図３参照）を並べたメンブレンシートにより構成される感圧センサ
１６のみを図示している。帯状に形成された感圧センサ１６は、使用者が推論情報作成装
置１を把持したときにその親指が接触しやすい位置である、推論情報作成装置１の中心を
通る垂直線と直交する断面が最も大きくなる筐体の側面付近に配置されている。また、感
圧センサ１６の上方には、各メンブレンスイッチ１６５の位置に対向して各センサ表示用
ＬＥＤ２７が設けられている。

図２に示すように、推論情報作成装置１の筐体内部には、推論情報作成装置１の制御を
司るＣＰＵ１０，ＲＯＭ２０，ＲＡＭ３０，時間を計測する計時装置４０，各種モジュー
ルを接続するためのＩ／Ｏインタフェイス７０等が収納された制御部１９０が設けられて
いる。そして、制御部１９０ではバス８０を介して、ＲＯＭ２０，ＲＡＭ３０，計時装置
４０，Ｉ／Ｏインタフェイス７０が、ＣＰＵ１０に接続している。そして、図示しないが
、推論情報作成装置１はバッテリーにより電源供給されている。

尚、ＲＯＭ２０には、後述の推論情報作成処理（図１６）を実行するための推論情報作
成プログラムが記憶されている。また、ＲＡＭ３０には、後述するように、感圧センサ１
６を含む各種センサ１１〜１９により検出（計測）された情報の記憶領域を始め、各種の
記憶エリアが設けられている。尚、以上の構成に加えて、他の推論情報作成装置１と送受
信するための送受信部や、無線通信網の基地局と通信するための通信部を設け、推論情報
作成装置１相互間で推論情報を送受信可能にしたり、ネットワークを介したサービスの供
給を受けられるように構成してもよい。

また、推論情報作成装置１の表面には、ＰＣ５と接続するためのＵＳＢポート７５が設
けられている。ＵＳＢポート７５はバス８０に接続しており、このＵＳＢポート７５にＵ
ＳＢケーブルを接続することにより、ＰＣ５と接続することができる。そして、推論情報
作成装置１は、各種センサ１１〜１９が接続されるＡＤ変換器９０と、各種アクチュエー
タ２１〜２６を差し込むための拡張ポート９１とを具備している。ＡＤ変換器９０はＩ／
Ｏインタフェイス７０及びバス８０を介してＣＰＵ１０に接続しており、各種センサ１１
〜１９から入力されるアナログデータの計測値が、ＡＤ変換器９０によりデジタルデータ
に変換されて制御部１９０に入力される。拡張ポート９１もＩ／Ｏインタフェイス７０及
びバス８０を介してＣＰＵ１０に接続しており、制御部１９０から出力されるデジタルデ
ータの指示信号が、拡張ポート９１を介して各種アクチュエータ２１〜２６に入力される
。そして、各種センサ１１〜１９はＡＤ変換器９０において着脱，追加，交換などが可能
であり、各種アクチュエータ２１〜２６は拡張ポート９１において着脱，追加，交換など
が可能である。

ここで、各種センサ１１〜１９について説明する。まず、曲げセンサ１１は、歪ゲージ
を用いて推論情報作成装置１の表面の歪み具合を計測する。加速度センサ１２は、静電容
量の変化、圧電セラミック等を利用する加速度センサであり、推論情報作成装置１の動き
（推論情報作成装置１にかかった加速度とその方向）を計測する。温度センサ１３は、白
金測温抵抗体、サーミスタ、熱電対などを用いている、所謂温度計であり、推論情報作成
装置１の周囲の温度及び装置に触れている手のひらや指の温度を計測する。心拍センサ１
４は、所謂赤外線センサにより、血液の膨張収縮による距離の差分を検出して、触れてい
る人の心拍（脈拍数）を計測する。光センサ１５は、フォトトランジスタやＣｄＳ等を利
用した光の強さを計測するセンサであり、推論情報作成装置１の表面に設けられている。
感圧センサ１６については、後述する。

湿度センサ１７は、推論情報作成装置１の表面に設けられ、セラミクスや高分子を用い
て推論情報作成装置１の周りの空気中の水分量を計測する。発汗センサ１８は、小型の湿
度センサであり、推論情報作成装置１の表面に設けられ、触れているものの表面の汗の量
を、水分の蒸発量を測定することにより計測する。尚、発汗センサ１８の単位はｍｇ／ｃ
ｍ<SUP>２</SUP>／ｍｉｎであり、１分間に１ｃｍ<SUP>２</SUP>で測定される汗の量が計測される。マイク１９は
音声等、推論情報作成装置１の周囲の音を入力する。

次に、各種アクチュエータ２１〜２６について説明する。ＬＥＤ２１は種々の色や明る
さで点灯するものであり、任意の方向（上側、下側など）に対して発光可能である。フラ
ッシュランプ２２は種々の強さで発光する。モータ２３は推論情報作成装置１を振動させ
る。ヒーター２４は推論情報作成装置１の表面を低温（使用者が暖かさを感じ、やけどを
しない温度）で熱する。スピーカ２５は音声を出力する。７セグメントＬＥＤ２６は１桁
の数字を表示可能である。

尚、推論情報作成装置１には、パーソナルコンピュータのようなキーボードは設けられ
ていない。そこで、推論情報作成装置１の各種センサ１１〜１９が検知した情報を所定の
動作を指示する指示入力として予め登録しておき、使用者が推論情報作成装置１を握って
ジェスチャ（所定回数振る、握る等）を行うことにより動作の指示を行っている。

次に、感圧センサ１６について、図３〜図５を参照して説明する。図３に示すように、
感圧センサ１６は、カーボンと銀からなる接点１６２を接着した上基材１６０と、カーボ
ンからなる接点１６３を接着した下基材１６１を、弾性を有する絶縁スペーサ１６４を挟
んで貼り合わされたメンブレンシートからなっている。下基材１６１には、接点１６３と
絶縁スペーサ１６４とが交互に配置されている。絶縁スペーサ１６４に挟まれた接点１６
２と接点１６３とにより１個のメンブレンスイッチ１６５が構成され、各メンブレンスイ
ッチ１６５は、約１．６ｍｍの幅を有し、略等間隔に配置されている（図中、ＳＷ１〜Ｓ
Ｗ７で記載）。

上基材１６０及び下基材１６１は、どちらも絶縁材であるＰＥＴで形成されている。指
２００が上基材１６０を押すと、押された範囲の絶縁スペーサ１６４が圧縮されて接点１
６２と接点１６３とが接触し、導通する。

また、接点１６２と接点１６３とが接触して導通し、メンブレンスイッチ１６５がＯＮ
となると、図４に示すように、電流がＶＣＣからＧＮＤに流れるため、出力電圧は０Ｖと
なり、ＣＰＵ１０に０が入力される。また、接点１６２と接点１６３とが離れて、メンブ
レンスイッチ１６５がＯＦＦになると、出力電圧はＶＣＣとなるため、ＣＰＵ１０への入
力信号は１となる。図４の例では、ＳＷ１がＯＦＦで信号１に「１」が出力され、ＳＷ２
がＯＮで信号２に「０」が出力され、ＳＷ３がＯＮで信号３に「０」が出力され、ＳＷ４
がＯＮで信号４に「０」が出力され、ＳＷ５がＯＦＦで信号５に「１」が出力され、ＳＷ
６がＯＦＦで信号６に「１」が出力され、ＳＷ７がＯＦＦで信号７に「１」が出力されて
いる。そして、ＣＰＵ１０では、０．０１秒毎に、各メンブレンスイッチ１６５からの入
力信号をＲＡＭ３０のメンブレンスイッチ出力値記憶エリア３０１(図６参照)に記憶し、
各時点でのＯＮ（「０」）の数を計数する。尚、メンブレンスイッチは、上記のように接
触式の他、近接したときに導通する静電容量結合方式のものを用いてもよい。

また、図５及び図１に示すように、感圧センサ１６の近傍の直上には、各メンブレンス
イッチ１６５に対向して、各センサ表示用ＬＥＤ２７が設けられている。図４に示すよう
に、メンブレンスイッチ１６５が導通して出力値が「ＯＮ」となると、ＰＮＰ型トランジ
スタがＯＮとなり、電流が流れるため、対応するセンサ表示用ＬＥＤ２７が点灯する。図
４では、ＳＷ２〜ＳＷ４がＯＮとなっているため、対応するＬＤ(ＬＥＤ)２〜４が点灯し
ている。これによって、使用者は、自らの指によってどの部分のメンブレンスイッチ１６
５が「ＯＮ」になっているのかをすぐに視認して確認することができる。尚、センサ表示
用ＬＥＤ２７が本発明の表示部に相当する。

次に、図６〜図９を参照して、ＲＡＭ３０の記憶エリアについて説明する。図６は、Ｒ
ＡＭ３０の記憶エリアを示す模式図である。図７は、ＲＡＭ３０のメンブレンスイッチ出
力値記憶エリア３０１の模式図である。図８は、ＲＡＭ３０の推論テーブル記憶エリア３
０３に記憶された推論テーブルの模式図である。図９は、ＲＡＭ３０の出力テーブル記憶
エリア３０４に記憶された出力テーブルの模式図である。

図６に示すように、ＲＡＭ３０には、感圧センサ１６の各メンブレンスイッチ１６５か
らの出力値を記憶するメンブレンスイッチ出力値記憶エリア３０１、感圧センサ１６の判
定結果を含む各センサ１１〜１９の計測値を記憶する計測値記憶エリア３０２、推論デー
タを作成するための推論テーブルを記憶した推論テーブル記憶エリア３０３、作成された
推論データから出力情報を決定するための出力テーブルを記憶した出力テーブル記憶エリ
ア３０４が設けられている。

また、図７に示すように、メンブレンスイッチ出力値記憶エリア３０１には、０．０１
秒毎に各メンブレンスイッチ１６５の出力値が「０」または「１」で記憶される。ここに
記憶された出力値に基づいて、後述の感圧センサ処理（図１０参照）において、「ＯＮ」
が出力されているメンブレンスイッチ１６５の数の計数や、各出力値の所定時間内の変化
量の算出等が行なわれる。

また、推論テーブル記憶エリア３０３には、各種センサ１１〜１９からの計測値から、
推論情報を作成するための推論テーブルが記憶されている。本実施形態では、加速度セン
サ１２，感圧センサ１６，心拍センサ１４からの計測値によって、使用者の感情を推論す
ることとしている。図８に示すように、加速度センサが１Ｇ以下（振っていない）で、感
圧センサの判定結果が「強い力で押している」で、心拍数が毎分８０〜１５０拍（高い）
であれば、推論結果は「大興奮」となる。また、加速度センサが１Ｇ以下（振っていない
）で、感圧センサの判定結果が「やや強い力で押している」で、心拍数が毎分８０〜１５
０拍（高い）であれば、推論結果は「興奮」となる。加速度センサが１Ｇ以下（振ってい
ない）で、感圧センサの判定結果が「強い力で押している」で、心拍数が毎分６５〜８０
拍（やや高い）であれば、推論結果は「ドキドキ」となる。加速度センサが１Ｇ以下（振
っていない）で、感圧センサの判定結果が「弱い力で押している」で、心拍数が毎分６５
〜８０拍（やや高い）であれば、推論結果は「緊張」となる。加速度センサが１Ｇ超（振
っている）で、感圧センサの判定結果が「強い力で押している」では、推論結果は「楽し
い」となる。計測値が、以上のいずれでもない場合には、推論結果は「気になる」となる
。

また、図８では、感情推論を行なう基となる、感圧センサ１６からの計測値としては、
判定した指の圧力のみを用いた場合の例をあげているが、後述の指の動きも含めた判定結
果を用いて感情推論を行うこともできる。一例として、「ゆっくりなでている」と判定さ
れた場合は、「誰かに語りかけたいと思っている」とし、そのときの圧力で語り掛けたい
度合いを示すと推論してもよい。また「すばやくなでている」と判定された場合は、「誰
かに対して怒っている」とし、そのときの圧力は怒り度合いを示すとして推論することも
できる。もちろん、他のセンサの出力と組み合わせて感情推論してもよい。

また、出力テーブル記憶エリア３０４には、図８の推論テーブルを参照して作成された
推論情報に基づいて、各種アクチュエータ２１〜２６への出力をどのように行うかを決定
する出力テーブルが記憶されている。図９に示すように、推論結果が「大興奮」であれば
、ＬＥＤ２１の色が「赤」で、モータ２３の振動を「有」とし、推論結果が「興奮」であ
れば、ＬＥＤ２１の色が「ピンク」で、モータ２３の振動を「有」とし、推論結果が「ド
キドキ」であれば、ＬＥＤ２１の色が「黄色」で、モータ２３の振動は「有」とし、推論
結果が「緊張」であれば、ＬＥＤ２１の色が「白」で、モータ２３の振動を「なし」とし
、推論結果が「楽しい」であれば、ＬＥＤ２１の色が「緑」で、モータ２３の振動を「な
し」とし、推論結果が「気になる」であれば、ＬＥＤ２１の色が「水色」で、モータ２３
の振動を「なし」とする。

次に、感圧センサ１６の各メンブレンスイッチ１６５からの入力信号に基づいて感圧セ
ンサ１６に置かれた指の動きや圧力を判定する感圧センサ処理について、図１０〜図１５
を参照して説明する。図１０は、感圧センサ処理のメインルーチンのフローチャートであ
る。図１１は、感圧センサ処理で実行される指有無判定処理のサブルーチンのフローチャ
ートである。図１２は、感圧センサ処理で実行される移動判断処理のサブルーチンのフロ
ーチャートである。図１３は、感圧センサ処理で実行される押圧力判定処理のサブルーチ
ンのフローチャートである。図１４は、感圧センサ処理で実行される移動速さ判定処理の
サブルーチンのフローチャートである。図１５は、感圧センサ処理で実行される移動押圧
力判定処理のサブルーチンのフローチャートである。本実施形態では、図１０の感圧セン
サ処理のメインルーチンが、ＣＰＵ１０により、０．０１秒毎に繰り返し実行される。

図１０に示すように、まず、各メンブレンスイッチ１６５（ＳＷ）の出力値（０または
１）を取得する（Ｓ１）。次に、その出力値から、感圧センサ１６上の指が存在するか否
かを判断する指有無判定処理を行う（Ｓ２）。指有無判断処理の詳細については、図１１
を参照して後述する。

次に、Ｓ２の結果、指が感圧センサ１６上にあるか否かを判断する（Ｓ３）。指が感圧
センサ１６上にある場合以外は（Ｓ３：ＮＯ）、Ｓ１に戻って再度出力値を取得する。指
が感圧センサ１６上にある場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、感圧センサ１６上の指が動いてい
るか否かを判断する移動判断処理を行う（Ｓ４）。移動判断処理の詳細については、図１
２を参照して後述する。

次に、Ｓ４の結果から、指が動いているか否かを判断する（Ｓ５）。指が動いていなけ
れば（Ｓ５：ＮＯ）、停止している状態の指の押圧力を判定する押圧力判定処理を実行し
（Ｓ６）、その後感圧センサ処理を終了する。押圧力判定処理の詳細については、図１３
を参照して後述する。

指が動いている場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、次に、その移動する速さを判定する移動速
さ判定処理を行う（Ｓ７）。そして、移動速さ判定処理の結果、移動速さが判別不能であ
ったか否かを判断する（Ｓ８）。判別不能であった場合は（Ｓ８：ＹＥＳ）、Ｓ１に戻り
、再びＳＷの出力値を取得する。移動速さ判定処理の詳細については図１４を参照して後
述する。

判別不能ではなかった場合には（Ｓ８：ＮＯ）、移動中の指の押圧力を判定する移動押
圧力判定処理を実行して（Ｓ９）、その後感圧センサ処理を終了する。移動押圧力判定処
理の詳細については図１５を参照して後述する。

後述するように、この感圧センサ処理によって、その時点で感圧センサ１６に接触して
いる指の状態が、「停止中で弱い力で押している」、「停止中でやや強い力で押している
」、「停止中で強い力で押している」、「ゆっくりやさしくなでている」、「ゆっくりや
や強い力でなでている」、「ゆっくり強い力でなでている」、「すばやくやさしくなでて
いる」、「すばやくやや強い力でなでている」、「すばやく強い力でなでている」に分類
され、感圧センサ１６からの計測値としてＲＡＭ３０に記憶される。

次に、図１１を参照して、感圧センサ処理で実行される指有無判断処理について説明す
る。図１１に示すように、指有無判断処理が開始されると、まず、出力値が「ＯＮ」であ
るメンブレンスイッチ１６５の数が０個である否かを判断する（Ｓ１１）。いずれかの出
力値が「ＯＮ」であれば（Ｓ１１：ＮＯ）、感圧センサ１６の上に指があると判定される
（Ｓ１２）。そして、図１０の感圧センサ処理に戻る。また、すべての出力値が「ＯＦＦ
」である場合は（Ｓ１１：ＹＥＳ）、次に０．５秒前からずっと出力値が「ＯＮ」である
メンブレンスイッチ１６５の数は０個か否かを判断する（Ｓ１３）。０．５秒間、すべて
出力値が「ＯＦＦ」である場合は（Ｓ１３：ＹＥＳ）、感圧センサ１６の上に指はないと
判定される（Ｓ１４）。そして、図１０の感圧センサ処理に戻る。また、０．５秒間に出
力値が「０Ｎ」であるメンブレンスイッチ１６５が１個でも存在する場合は（Ｓ１３：Ｎ
Ｏ）、指が感圧センサ１６の上にあるか無いかが「判別不能」であるとされ（Ｓ１５）、
図１０の感圧センサ処理に戻る。

次に、図１２を参照して、感圧センサ処理で実行される移動判断処理について説明する
。図１２に示すように、移動判断処理が開始されると、まず、０．０１秒前の各メンブレ
ンスイッチ１６５の出力値と、現在の各メンブレンスイッチ１６５の出力値を比較し、そ
れぞれの出力値がすべて等しいか否かを判断する（Ｓ２１）。出力値がすべて等しい場合
には（Ｓ２１：ＹＥＳ）、０．０１秒ごとに記憶されている各メンブレンスイッチ１６５
の出力値が、０．５秒前から現在まですべて等しいか否かを判断する（Ｓ２２）。０．５
秒前からの出力値がすべて等しい場合には（Ｓ２２：ＹＥＳ）、指は停止していると判定
される（Ｓ２４）。そして、図１０の感圧センサ処理に戻る。

また、０．０１秒前の出力値が、現在の出力値と異なるメンブレンスイッチ１６５が１
つでも存在する場合（Ｓ２１：ＮＯ）、又は、０．０１秒前の出力値と現在の出力値はす
べて等しいが（Ｓ２１：ＹＥＳ）、０．５秒前から現在までの出力値には、異なるものが
ある場合には（Ｓ２２：ＮＯ）、次に、０．０１秒前（前回）の判定の結果が「指は動い
ている」であったか否かを判断する（Ｓ２７）。「指は動いている」だった場合には（Ｓ
２７：ＹＥＳ）、そのまま今回の指の状態も「動いている」と判定する（Ｓ３０）。そし
て、図１０の感圧センサ処理に戻る。

次に、０．０１秒前（前回）の判定の結果が「指は動いている」でなかった場合には（
Ｓ２７：ＮＯ）、今回初めてメンブレンスイッチ１６５の出力値が変化したということを
意味しているので、その出力値が変化したメンブレンスイッチ１６５のスイッチ番号（Ｓ
Ｗ番号（Ａ））をＲＡＭ３０に記憶する（Ｓ２８）。ここで、出力値が「ＯＮ」のメンブ
レンスイッチ１６５が複数ある場合には、ＳＷ番号の平均値をＳＷ番号（Ａ）とする。そ
して、現在時刻を時間（ａ）として記憶する（Ｓ２９）。そして、指の状態を「動いてい
る」と判定する（Ｓ３０）。そして、図１０の感圧センサ処理に戻る。

以上の移動判断処理により、感圧センサ１６上の指の状態は「停止している」か（Ｓ２
４）、「動いている」（Ｓ３０）かのいずれかと判定されることになる。判定結果は、Ｒ
ＡＭ３０に記憶される。

次に、図１３を参照して、感圧センサ処理で実行される押圧力判定処理について説明す
る。押圧力判定処理は、図１２の移動判断処理において「指は停止している」と判断され
た場合に実行される処理である。図１３に示すように、押圧力判定処理が開始されると、
まず、出力値が「ＯＮ」のメンブレンスイッチ１６５の数は１個か否かを判断する（Ｓ５
１）。「ＯＮ」のメンブレンスイッチ１６５が１個の場合は（Ｓ５１：ＹＥＳ）、「弱い
力で押している」と判定し（Ｓ５２）、図１０の感圧センサ処理に戻る。

出力値が「ＯＮ」のメンブレンスイッチ１６５の数が１個でない場合は（Ｓ５１：ＮＯ
）、次に、出力値が「ＯＮ」のメンブレンスイッチ１６５の数が２個か否かを判断する（
Ｓ５３）。出力値が「ＯＮ」のメンブレンスイッチ１６５の数が２個の場合には（Ｓ５３
：ＹＥＳ）、「やや強い力で押している」と判定し（Ｓ５４）、図１０の感圧センサ処理
に戻る。

出力値が「ＯＮ」のメンブレンスイッチ１６５の数が１個でも２個でもない場合には（
Ｓ５３：ＮＯ）、出力値が「ＯＮ」のメンブレンスイッチ１６５の数は３個以上であるか
ら、この場合には「強い力で押している」と判断し（Ｓ５５）、図１０の感圧センサ処理
に戻る。

以上の押圧力判定処理により、指が感圧センサ１６上で停止している場合の、感圧セン
サ１６を押している強さが、「ＯＮ」を出力するメンブレンスイッチ１６５の数により判
定できる。

次に、図１４を参照して、感圧センサ処理で実行される移動速さ判定処理について説明
する。図１４に示すように、移動速さ判定処理が開始されると、まず、前回以前の処理に
おいて、図１２のＳ２９で設定した時間（ａ）から１秒が経過したか否かを判断する（Ｓ
６１）。まだ１秒経過していなければ（Ｓ６１：ＮＯ）、移動速さは判別不能として（Ｓ
６８）、そのまま図１０の感圧センサ処理に戻る。

時間（ａ）から１秒が経過していれば（Ｓ６１：ＹＥＳ）、現在の出力値が「ＯＮ」で
あるメンブレンスイッチ１６５のスイッチ番号（ＳＷ番号（Ｂ））を記憶する（Ｓ６３）
。ここで、出力値が「ＯＮ」のメンブレンスイッチ１６５が複数ある場合には、ＳＷ番号
（Ａ）（図１２：Ｓ２８）の場合と同様に、ＳＷ番号の平均値をＳＷ番号（Ｂ）とする。
そして、ＳＷ番号（Ａ）とＳＷ番号（Ｂ）との差、つまり移動量を算出する（Ｓ６４）。

次に、Ｓ６４で算出された差が４以上か否かを判断する（Ｓ６５）。差が４未満の場合
には（Ｓ６５：ＮＯ）、「ゆっくりなでている」と判定し（Ｓ６６）、図１０の感圧セン
サ処理に戻る。差が４以上の場合には（Ｓ６５：ＹＥＳ）、「すばやくなでている」と判
定し（Ｓ６７）、図１０の感圧センサ処理に戻る。

以上の移動速さ判定処理により、指が感圧センサ１６上で「動いている」と判断された
場合のその移動の速さを、「ＯＮ」を出力するメンブレンスイッチ１６５の位置が１秒間
に変化した量を算出することにより求めることができる。

次に、図１５を参照して、感圧センサ処理で実行される移動押圧力判定処理について説
明する。前述のように、この移動押圧力判定処理は、「指が動いている」と判断され、さ
らに、その移動の速さが判定された後に実行されるものである。図１５に示すように、移
動押圧力判定処理が開始されると、まず、図１２のＳ２９で設定した時間（ａ）から現在
まで、０．０１秒ごとに算出されている出力値が「ＯＮ」であるメンブレンスイッチ１６
５の数の平均値を求める（Ｓ７１）。尚、当該平均値が整数以外の場合は、小数点以下は切り捨てる。本実施形態では小数点以下を切り捨てるが、小数点以下を切り上げてもよい。また小数点以下を四捨五入してもよい。

そして、Ｓ７１で求められた平均値が１であるか否かを判断する（Ｓ７２）。平均値が
１であれば（Ｓ７２：ＹＥＳ）、「やさしくなでている」と判定し（Ｓ７３）、図１０の
感圧センサ処理に戻る。

Ｓ７１で求められた平均値が１でなければ（Ｓ７２：ＮＯ）、次に、平均値が２である
か否かを判断する（Ｓ７４）。平均値が２であれば（Ｓ７４：ＹＥＳ）、「やや強い力で
なでている」と判定し（Ｓ７５）、図１０の感圧センサ処理に戻る。

平均値が１でも２でもなければ（Ｓ７４：ＮＯ）、平均値は３以上なので、「強い力で
なでている」と判定し（Ｓ７６）、図１０の感圧センサ処理に戻る。

以上の移動押圧力判定処理により、指が感圧センサ１６上で「動いている」と判断され
た場合のその移動中の強さを、移動時間中に「ＯＮ」を出力するメンブレンスイッチ１６
５の数の平均により判定できる。

次に、以上の感圧センサ処理で得られた計測値を含む、各センサ１１〜１９からの計測
値を用いて推論情報を作成する、推論情報作成処理について、図１６を参照して説明する
。図１６は、推論情報作成処理のフローチャートである。尚、本実施の形態の推論情報作
成処理（図１６）は、推論情報作成装置１にバッテリーがセットされて、電源がオンされ
ると推論情報作成プログラムが起動され、推論情報作成装置１のＣＰＵ１０により継続的
に実施される。

図１６に示すように、推論情報作成処理では、種々のデータやフラグ等の初期化が行わ
れる（Ｓ１０１）。例えば、ＲＡＭ３０において、各種センサ１１〜１９による計測値が
記憶される計測値記憶エリア３０２が初期化されたり、ジェスチャ回数をカウントするた
めのカウント値がクリアされたりする。

尚、初期化（Ｓ１０１）が実行されると、各種センサ１１〜１９による計測が開始され
る。そして、所定の時間間隔（例えば、５秒）で、推論情報作成処理（図１６）の実行中
は継続的に各種センサ１１〜１９による計測が実行される。その結果、ＲＡＭ３０の計測
値記憶エリア３０２には、最新の各種計測値が格納される。

次に、各種センサ１１〜１９による計測値を計測値記憶エリア３０２から読み出して取
得する計測値取得処理を実行する（Ｓ１０２）。そして、取得した計測値から、ＲＡＭ３
０の推論テーブル記憶エリア３０３に記憶された推論テーブルを参照して感情の推論の指
標値（推論データ）を算出する推論処理を実行する（Ｓ１０３）。例えば、加速度センサ
１２の計測値が１Ｇ以下で、推論情報作成装置１を振っていないと判断され、感圧センサ
の判定結果が「やや強い力で押している」で、心拍数が毎分８０〜１５０拍（高い）であ
れば、推論テーブルを参照した結果、得られる推論データは「興奮」となる（図８参照）
。

次に、Ｓ１０３で得られた推論データから、ＲＡＭ３０の出力テーブル記憶エリア３０
４に記憶された出力テーブルを参照して（図９参照）、各種アクチュエータへの出力情報
を決定する。そして、決定した出力情報に基づき、モータ２３・ＬＥＤ２１等の各種アク
チュエータに指示信号を送信して出力する（Ｓ１０４）。例えば、上記の例で、推論デー
タが「興奮」であれば、ＬＥＤ２１の色をピンクで出力し、モータ２３を振動させる。

そして、電源オフ操作がなされたか否かを判断し（Ｓ１０５）、電源オフであれば（Ｓ
１０５：ＹＥＳ）、推論情報作成処理を終了する。電源オフでなければ（Ｓ１０５：ＮＯ
）、Ｓ１０２に戻って処理を繰り返す。

以上説明したように、本実施形態の感圧センサ１６によれば、メンブレンスイッチ１６
５からの出力値を各々について０．０１秒毎に計測するため、その時点で押えている指の
位置を計測することができる。また、略等間隔に置かれたメンブレンスイッチ１６５の、
その時点で「ＯＮ」となっている数を計数するので、数が多ければそれだけ強く押されて
広範囲に「ＯＮ」となっていると判定され、押圧力をはかることができる。さらに、以上
の計測値を時系列に記憶し、「ＯＮ」の位置が変化している場合には、１秒間での変化量
を計算するため、指の動きの速さも計測することができる。従って、このような詳細な計
測値を感圧センサ１６から得ることができるので、推論情報作成装置１における推論の幅
も広がり、より詳細・適切な推論結果を得て出力を行うことが可能となる。

尚、図１０のＳ６及び図１３で押圧力判定処理を実行し、また、図１０のＳ９及び図１
５で移動押圧力判定処理を実行するＣＰＵ１０が本発明の押圧力判定手段として機能する
。また、図１０のＳ４及び図１２で移動判断処理を実行するＣＰＵ１０が本発明の移動判
断手段として機能する。また、図１４のＳ６４でスイッチ番号の差を算出するＣＰＵ１０
が本発明の移動量算出手段として機能する。また、図１４のＳ６５で差と閾値とを比較す
るＣＰＵ１０が本発明の移動速さ判定手段として機能する。また、図１６のＳ１０２で計
測値取得処理を実行するＣＰＵ１０が本発明の計測値取得手段として機能する。また、図
１６のＳ１０３で推論処理を実行するＣＰＵ１０が本発明の推論手段として機能する。ま
た、図１６のＳ１０４でアクチュエータに出力するＣＰＵ１０が推論情報出力手段として
機能する。

また、本実施形態では、ＳＷ番号（Ａ）とＳＷ番号（Ｂ）との差、つまり移動量を算出
して、その移動量と閾値とを比較して移動の速さを求めていたが、図１４で１秒後の実際
の移動距離を各ＳＷ間の距離から算出し、移動速度を求めても良い。

また、本実施形態では、「ＯＮ」のメンブレンスイッチ１６５が、１個の場合は「弱い
力で押している」と判定し、２個の場合には「やや強い力で押している」と判定し、３個
以上の場合には「強い力で押している」と判断しているが、強さの判定はこの限りではな
く、「ＯＮ」のメンブレンスイッチ１６５の数によって異なるようにすればよい。

また、感圧センサ１６から判定できる「停止中で弱い力で押している」、「停止中でや
や強い力で押している」、「停止中で強い力で押している」、「ゆっくりやさしくなでて
いる」、「ゆっくりやや強い力でなでている」、「ゆっくり強い力でなでている」、「す
ばやくやさしくなでている」、「すばやくやや強い力でなでている」、「すばやく強い力
でなでている」などの分類を、感情推論だけでなく、例えば、１０種類切り替えのスイッ
チとして、モバイル機器などに使用してもよい。

推論情報作成装置１のイメージ図である。 推論情報作成装置１の電気的構成を示すブロック図である。 感圧センサ１６の断面図である。 メンブレンスイッチ(ＳＷ)から構成された感圧センサ１６およびメンブレンスイッチが導通していることを表示するＬＥＤの駆動回路図である。 感圧センサ１６とセンサ表示用ＬＥＤ２７の対応を示すイメージ図である。 ＲＡＭ３０の記憶エリアを示す模式図である。 ＲＡＭ３０のメンブレンスイッチ出力値記憶エリア３０１の模式図である。 ＲＡＭ３０の推論テーブル記憶エリア３０３に記憶された推論テーブルの模式図である。 ＲＡＭ３０の出力テーブル記憶エリア３０４に記憶された出力テーブルの模式図である。 感圧センサ処理のメインルーチンのフローチャートである。 感圧センサ処理で実行される指有無判定処理のサブルーチンのフローチャートである。 感圧センサ処理で実行される移動判断処理のサブルーチンのフローチャートである。 感圧センサ処理で実行される押圧力判定処理のサブルーチンのフローチャートである。 感圧センサ処理で実行される移動速さ判定処理のサブルーチンのフローチャートである。 感圧センサ処理で実行される移動押圧力判定処理のサブルーチンのフローチャートである。 推論情報作成処理のフローチャートである。

符号の説明

１ 推論情報作成装置
１０ ＣＰＵ
１１〜１９ 各種センサ
１２ 加速度センサ
１３ 温度センサ
１４ 心拍センサ
１５ 光センサ
１６ 感圧センサ
１７ 湿度センサ
１８ 発汗センサ
１９ マイク
２０ ＲＯＭ
２１〜２６ 各種アクチュエータ
２２ フラッシュランプ
２３ モータ
２４ ヒーター
２５ スピーカ
３０ ＲＡＭ
４０ 計時装置
１９０ 制御部

Claims (6)

1. 一対の絶縁シートの対向面に電極対が設けられ、前記絶縁シート間に絶縁スペーサが介
   装された構成において、押圧により前記電極対が接触あるいは近接するときに導通するメ
   ンブレンスイッチを並べて複数個配置したメンブレンシートと、
   前記メンブレンシート内で導通している前記メンブレンスイッチの数を計数する計数手
   段とを備えたことを特徴とする感圧センサ。
2. 前記メンブレンスイッチ近傍に設けられ、前記メンブレンスイッチが導通していること
   を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の感圧センサ。
3. 前記計数手段により計数された前記メンブレンスイッチの数が多いほど押圧力が強いと
   判定する押圧力判定手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の感圧センサ。
4. 前記計数手段は、前記メンブレンシート内で導通している前記メンブレンスイッチの数
   を所定時間間隔で計数し、
   前記メンブレンシート内のいずれかのメンブレンスイッチの導通状態が所定時間前と異
   なる場合に、前記メンブレンシートへの押圧位置が移動していると判断する移動判断手段
   を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の感圧センサ。
5. 前記移動判断手段が移動していると判断した場合に、当該移動が判断されたときに前記
   メンブレンシート内で導通しているメンブレンスイッチの位置と、所定時間前に前記メン
   ブレンシート内で導通しているメンブレンスイッチの位置から移動量を算出する移動量算
   出手段と、
   当該移動量算出手段により算出された移動量に基づいて、前記メンブレンシートへの押
   圧位置が移動する速さを判定する移動速さ判定手段とを備えたことを特徴とする請求項４
   に記載の感圧センサ。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の感圧センサを含む少なくとも１個以上のセンサから
   、計測値を取得する計測値取得手段と、
   前記計測値取得手段により取得された前記計測値に基づいて、当該計測値とは異なる指
   標値である推論データを作成する推論手段と、
   前記推論手段により作成された前記推論データを含む推論情報を出力する推論情報出力
   手段とを備えることを特徴とする推論情報作成装置。

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