JP2015059845A - Capacitive sensor and method of measuring elastic deformation amount, elastic deformation distribution, or surface pressure distribution - Google Patents

Capacitive sensor and method of measuring elastic deformation amount, elastic deformation distribution, or surface pressure distribution Download PDF

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大高 秀夫
Hideo Otaka
秀夫 大高
英樹 則定
Hideki Norisada
英樹 則定
松井 洋介
Yosuke Matsui
洋介 松井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capacitive sensor which is capable of measuring capacitance with high accuracy by removing crosstalk capacitance.SOLUTION: The capacitive sensor includes: a dielectric layer comprising an elastomer composition; a front side electrode layer which is laminated on the front surface side of the dielectric layer and comprises a plurality of front side conductive parts arranged like stripes; a rear side electrode layer which is laminated on the rear surface side of the dielectric layer and comprises a plurality of rear side conductive parts arranged like stripes so as to be substantially orthogonal to the plurality of front side conductive parts in plan view; and measuring means which measures capacitances of detection parts formed in respective intersection areas between the plurality of front side conductive parts and the plurality of rear side conductive parts in plan view. The plurality of front side conductive parts and the plurality of rear side conductive parts include carbon nano tubes. The capacitive sensor further includes control means which connects selected one of the front side conductive parts and selected one of the rear side conductive parts to the measuring means so as to apply a fixed voltage to them and connects the other front side conductive parts and/or the other rear side conductive parts to the ground.

Description

本発明は、静電容量型センサ、及び伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布の計測方法に関する。   The present invention relates to a capacitance type sensor, and a method for measuring an amount of stretching deformation strain, a stretching deformation strain distribution or a surface pressure distribution.

静電容量型センサシートは、一対の電極層間の静電容量変化から測定対象物の凸凹形状等を検出することができ、面圧分布センサや歪みゲージ等のセンサに用いることができる。一般に静電容量型センサにおける静電容量(キャパシタンス)は、以下の式(1)で表される。
C=ε・ε・S/d ・・・(1)
ここで、Cはキャパシタンス、εは自由空間の誘電率、εは誘電層の比誘電率、Sは電極層面積、dは電極間距離である。
The capacitance type sensor sheet can detect the uneven shape of the measurement object from the capacitance change between the pair of electrode layers, and can be used for sensors such as a surface pressure distribution sensor and a strain gauge. Generally, the capacitance (capacitance) in a capacitance type sensor is expressed by the following equation (1).
C = ε 0 · ε r · S / d (1)
Here, C is a capacitance, ε 0 is a permittivity of free space, ε r is a relative permittivity of a dielectric layer, S is an electrode layer area, and d is an interelectrode distance.

従来、電極対をマトリクス状に配置した静電容量型センサシートを利用して、外力が付与された場合に誘電層の変形に伴って変化する静電容量を測定することにより、その外力の位置及び大きさを計測する静電容量型センサが知られている(例えば特開2012−225727号公報参照)。   Conventionally, by using an electrostatic capacitance type sensor sheet in which electrode pairs are arranged in a matrix, the external force position is measured by measuring the electrostatic capacitance that changes with the deformation of the dielectric layer when an external force is applied. In addition, a capacitance type sensor that measures the size is known (see, for example, JP-A-2012-225727).

このような静電容量型センサでは、マトリクス状に配置された電極対が交差する各位置(検出部)の静電容量を測定することにより、上記外力の位置及び大きさを判断する。   In such a capacitance type sensor, the position and magnitude of the external force are determined by measuring the capacitance at each position (detection unit) where electrode pairs arranged in a matrix form intersect.

しかしながら、電極対をマトリクス状に配置した静電容量型センサシートを利用する場合、そのマトリクス構造に由来して、隣接する検出部間のクロストークにより静電容量が上乗せされ、初期状態(無変形状態)において、検出部の静電容量が理論値より大きくなる。電極本数が多くなるほど、この上乗せされる静電容量が大きくなる。このような場合、微小な静電容量の変化を計測することができず、静電容量型センサの検出感度が不十分になる不都合があった。また、上述のように隣接する検出部間のクロストークにより静電容量が上乗せされた場合、静電容量型センサシートの一部を変形させた際に、無変形の領域でも静電容量の変化が計測される。その結果、静電容量型センサの計測精度が不十分になる不都合があった。   However, when using a capacitive sensor sheet in which electrode pairs are arranged in a matrix, the electrostatic capacitance is added due to crosstalk between adjacent detectors due to the matrix structure, and the initial state (no deformation) In the state), the capacitance of the detection unit becomes larger than the theoretical value. As the number of electrodes increases, the added capacitance increases. In such a case, a minute change in capacitance cannot be measured, and there is a disadvantage that the detection sensitivity of the capacitance type sensor becomes insufficient. In addition, when the capacitance is added due to crosstalk between adjacent detection units as described above, the capacitance changes even in an undeformed region when a part of the capacitance type sensor sheet is deformed. Is measured. As a result, there is a disadvantage that the measurement accuracy of the capacitive sensor becomes insufficient.

特開2012−225727号公報JP 2012-225727 A

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、検出感度及び計測精度の高い静電容量型センサ、及び伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布の計測方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made based on the above circumstances, and provides a capacitive sensor with high detection sensitivity and high measurement accuracy, and a method for measuring the amount of expansion / contraction deformation strain, distribution of expansion / contraction deformation strain or surface pressure distribution. The purpose is to do.

上記課題を解決するためになされた発明は、エラストマー組成物からなる誘電層と、上記誘電層の表面側に積層され、ストライプ状に配設される複数の表側導電部からなる表側電極層と、上記誘電層の裏面側に積層され、平面視で上記複数の表側導電部に略直交するようにストライプ状に配設される複数の裏側導電部からなる裏側電極層と、平面視で上記複数の表側導電部と複数の裏側導電部との各交差領域に形成される検出部の静電容量を測定する測定手段とを備えた静電容量型センサであって、上記各導電部がカーボンナノチューブを含み、選択された一つの上記表側導電部及び選択された一つの上記裏側導電部を一定の電圧が印加されるように上記測定手段に接続するとともに、残りの表側導電部及び/又は残りの裏側導電部をグランド接続する制御手段を備える静電容量型センサである。   The invention made in order to solve the above problems includes a dielectric layer made of an elastomer composition, a front side electrode layer made up of a plurality of front side conductive parts stacked on the surface side of the dielectric layer and arranged in a stripe shape, A back-side electrode layer comprising a plurality of back-side conductive portions that are stacked on the back side of the dielectric layer and arranged in stripes so as to be substantially orthogonal to the plurality of front-side conductive portions in plan view; A capacitance type sensor having a measuring means for measuring a capacitance of a detection unit formed in each crossing region of a front side conductive unit and a plurality of back side conductive units, wherein each of the conductive units includes a carbon nanotube. Including one selected front side conductive part and one selected back side conductive part connected to the measuring means so that a constant voltage is applied, and the remaining front side conductive part and / or the remaining back side Conductive part is gran A capacitive sensor comprising a control means for connecting.

当該静電容量型センサは、選択された一つの表側導電部及び選択された一つの裏側導電部の交差領域に形成される検出部の静電容量を測定する際に、その選択された一つの表側導電部以外の全ての表側導電部、及びその選択された一つの裏側導電部以外の全ての裏側導電部の少なくともいずれかをグランド接続することにより、上記表側電極層及び裏側電極層のマトリクス構造に起因して生じるクロストーク静電容量を除去でき、選択された一つの表側導電部及び選択された一つの裏側導電部間の検出部の静電容量を高精度に測定することができる。また、上記各導電部がカーボンナノチューブを含むことにより、上記各電極層が誘電層の変形に対し優れた追従性を発揮するので、当該静電容量型センサは、伸長度が大きく柔軟な測定対象物の変形や動作に追従することが可能となる。当該静電容量型センサは、誘電層、表側電極層及び裏側電極層が平面方向に大きく伸縮し、面積の変化に伴って静電容量を変化させるので、その静電容量の変化から歪み量を高精度に測定でき、その結果、伸長度が大きく柔軟な測定対象物の変形や動作を計測することができる。   The capacitance type sensor detects the capacitance of the detection unit formed in the intersection region of the selected one front-side conductive part and the selected one back-side conductive part. Matrix structure of the front side electrode layer and the back side electrode layer by grounding all the front side conductive parts other than the front side conductive part and all the back side conductive parts other than the selected one back side conductive part. The crosstalk capacitance generated due to the above can be removed, and the capacitance of the detection portion between the selected one front-side conductive portion and the selected one back-side conductive portion can be measured with high accuracy. In addition, since each of the conductive portions includes carbon nanotubes, each of the electrode layers exhibits excellent followability with respect to deformation of the dielectric layer. It is possible to follow the deformation and movement of objects. In the capacitance type sensor, the dielectric layer, the front electrode layer, and the back electrode layer greatly expand and contract in the plane direction, and the capacitance changes with the change in area. Measurement can be performed with high accuracy, and as a result, deformation and movement of a measurement object having a large extension and flexibility can be measured.

上記カーボンナノチューブの平均繊維径としては、0.5nm以上30nm以下が好ましい。カーボンナノチューブの平均繊維径がこの範囲であると、上記表側電極層及び裏側電極層が、誘電層の変形に対して高い追従性を発揮する。   The average fiber diameter of the carbon nanotube is preferably 0.5 nm or more and 30 nm or less. When the average fiber diameter of the carbon nanotube is within this range, the front electrode layer and the back electrode layer exhibit high followability to the deformation of the dielectric layer.

上記各導電部が、全固形成分に対して平均繊維長100μm以上700μm以下のカーボンナノチューブを30質量%以上含んでいると好ましい。表側導電部及び裏側導電部がこのような長さの長尺のカーボンナノチューブを上記下限量以上含むことで、上記表側電極層及び裏側電極層が、誘電層の変形に対してより高い追従性を発揮する。   Each of the conductive parts preferably contains 30% by mass or more of carbon nanotubes having an average fiber length of 100 μm or more and 700 μm or less with respect to the total solid components. When the front side conductive part and the back side conductive part contain the long carbon nanotubes having such a length above the lower limit amount, the front side electrode layer and the back side electrode layer have higher followability to the deformation of the dielectric layer. Demonstrate.

上記表側導電部及び裏側導電部の平均厚みとしては、0.1μm以上10μm以下が好ましい。表側導電部及び裏側導電部の平均厚みがこの範囲であることによって、上記表側電極層及び裏側電極層は、導電性が高くなるとともに誘電層の変形に対してより高い追従性を発揮する。   The average thickness of the front side conductive part and the back side conductive part is preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less. When the average thicknesses of the front-side conductive portion and the back-side conductive portion are within this range, the front-side electrode layer and the back-side electrode layer exhibit higher conductivity and higher followability to deformation of the dielectric layer.

上記エラストマー組成物は、主成分としてウレタンゴムを含むことが好ましい。誘電層がウレタンゴムを主成分として含むエラストマー組成物からなることにより、誘電層が繰り返し変形での耐性に優れ、当該静電容量型センサの耐久性が向上する。   The elastomer composition preferably contains urethane rubber as a main component. When the dielectric layer is made of an elastomer composition containing urethane rubber as a main component, the dielectric layer is excellent in resistance to repeated deformation, and durability of the capacitance type sensor is improved.

上記誘電層の1軸方向の伸長率としては、30%以上が好ましい。誘電層の1軸方向の伸長率を上記下限以上とすることで、当該静電容量型センサは、柔軟な測定対象物の変形や動作に対し、優れた追従性を効果的に発揮することができる。   The elongation ratio in the uniaxial direction of the dielectric layer is preferably 30% or more. By setting the expansion rate in the uniaxial direction of the dielectric layer to be equal to or greater than the above lower limit, the capacitance type sensor can effectively exhibit excellent followability with respect to deformation and operation of a flexible measurement object. it can.

当該静電容量型センサは、上記測定手段の測定結果に基いて、伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布を計測することに好適に用いられる。当該静電容量型センサは、全ての検出部における各静電容量を高精度に測定できるので、これらの測定結果を用いてセンサシートの伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布を高精度に計測することができる。   The capacitance type sensor is preferably used for measuring the amount of expansion / contraction deformation strain, the expansion / contraction deformation strain distribution, or the surface pressure distribution based on the measurement result of the measuring means. Since the capacitance type sensor can accurately measure each capacitance in all the detection units, the measurement result can be used to increase the amount of expansion / contraction deformation strain, the distribution of expansion / contraction deformation strain or the surface pressure distribution of the sensor sheet. It can be measured with high accuracy.

本発明の伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布の計測方法は、エラストマー組成物からなる誘電層と、上記誘電層の表面側に積層され、ストライプ状に配設される複数の表側導電部からなる表側電極層と、上記誘電層の裏面側に積層され、平面視で上記複数の表側導電部に略直交するようにストライプ状に配設される複数の裏側導電部からなる裏側電極層とを有し、平面視で上記複数の表側導電部と複数の裏側導電部との各交差領域に検出部が形成されたセンサシートを用いた伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布の計測方法であって、上記各導電部がカーボンナノチューブを含み、選択された一つの上記表側導電部及び選択された一つの上記裏側導電部を一定の電圧が印加されるように測定手段に接続するとともに、残りの表側導電部及び/又は残りの裏側導電部をグランド接続してその交差領域の検出部の静電容量を測定する工程を有し、全ての表側導電部及び裏側導電部の組み合わせについて順次検出部を切り替えて上記測定工程を繰り返す。   The method for measuring the amount of stretching deformation strain, the strain deformation distribution or the surface pressure distribution according to the present invention comprises a dielectric layer comprising an elastomer composition and a plurality of front sides laminated on the surface side of the dielectric layer and arranged in stripes. A front-side electrode layer composed of a conductive portion and a back-side electrode composed of a plurality of back-side conductive portions stacked on the back side of the dielectric layer and arranged in stripes so as to be substantially orthogonal to the plurality of front-side conductive portions in plan view Stretching deformation amount, stretching deformation strain distribution or surface pressure using a sensor sheet having a layer and a detection portion formed in each crossing region of the plurality of front-side conductive portions and the plurality of back-side conductive portions in plan view A distribution measuring method, wherein each of the conductive parts includes carbon nanotubes, and the selected one front-side conductive part and the selected one back-side conductive part are applied to the measuring unit so that a constant voltage is applied. Connect and The front side conductive part and / or the remaining back side conductive part are connected to the ground and the capacitance of the detection part in the crossing region is measured, and all the combinations of the front side conductive part and the back side conductive part are sequentially detected. The above measurement process is repeated by switching the parts.

当該伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布の計測方法によれば、静電容量を測定する検出部に対応する表側導電部以外の全ての表側導電部、及びその検出部に対応する裏側導電部以外の全ての裏側導電部の少なくともいずれかをグランド接続することにより、上記表側電極層及び裏側電極層のマトリクス構造に起因して生じるクロストーク静電容量を除去でき、選択した一つの表側導電部及び選択した一つの裏側導電部間の検出部の静電容量を高精度に測定することができる。当該伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布の計測方法は、全ての表側導電部及び裏側導電部の組み合わせで上記測定を繰り返すので、全ての検出部における各静電容量を高精度に測定でき、これらの測定結果に基づいて、伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布、面圧分布等を高精度に計測することができる。   According to the measurement method of the stretch deformation strain amount, the stretch deformation strain distribution or the surface pressure distribution, it corresponds to all the front side conductive parts other than the front side conductive part corresponding to the detection part for measuring the capacitance, and the detection part. By connecting at least one of all the back side conductive parts other than the back side conductive part to the ground, the crosstalk capacitance caused by the matrix structure of the front side electrode layer and the back side electrode layer can be removed. The electrostatic capacitance of the detection part between the front side conductive part and the selected one back side conductive part can be measured with high accuracy. In the measurement method of the stretch deformation strain amount, the stretch deformation strain distribution or the surface pressure distribution, the above measurement is repeated for all the combinations of the front conductive portion and the back conductive portion. It is possible to measure, and based on these measurement results, the amount of stretch deformation strain, the stretch deformation strain distribution, the surface pressure distribution, etc. can be measured with high accuracy.

なお、「グランド接続する」とは、表側導電部又は裏側導電部の電位を測定手段のグランドレベルと等しくすることを意味する。   Note that “ground connection” means that the potential of the front-side conductive portion or the back-side conductive portion is equal to the ground level of the measuring means.

以上説明したように、本発明の静電容量型センサ、及び伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布の計測方法は、クロストーク静電容量を除去して高精度に静電容量を測定できるので、伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布、面圧分布等を高感度かつ高精度に計測することができる。   As described above, the capacitance-type sensor of the present invention and the method for measuring the amount of stretch deformation strain, the strain deformation distribution or the surface pressure distribution remove the crosstalk capacitance and increase the capacitance with high accuracy. Since it can be measured, the amount of stretch deformation strain, the stretch deformation strain distribution, the surface pressure distribution, etc. can be measured with high sensitivity and high accuracy.

本発明の一実施形態に係る静電容量型センサを上面から見た模式的透過図である。It is the typical permeation | transmission figure which looked at the capacitive type sensor which concerns on one Embodiment of this invention from the upper surface. 図1のセンサシートのA−A方向の模式的断面図である。It is typical sectional drawing of the AA direction of the sensor sheet | seat of FIG. 図1の静電容量型センサの測定動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the measurement operation | movement of the electrostatic capacitance type sensor of FIG. 図1とは異なる実施形態の静電容量型センサの測定動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the measurement operation | movement of the capacitive type sensor of embodiment different from FIG. 図1のセンサシートの誘電層及び保護層の成膜装置の模式図である。It is a schematic diagram of the film-forming apparatus of the dielectric layer and protective layer of the sensor sheet | seat of FIG. 図1とは異なる実施形態の静電容量型センサの接続構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the connection structure of the capacitive type sensor of embodiment different from FIG. 比較例1の静電容量型センサの配線の模式図である。6 is a schematic diagram of wiring of a capacitive sensor of Comparative Example 1. FIG. (a)は、実施例1で測定した静電容量分布を示すグラフであり、(b)は、実施例2で測定した静電容量分布を示すグラフであり、(c)は、比較例1で測定した静電容量分布を示すグラフである。(A) is a graph which shows the electrostatic capacitance distribution measured in Example 1, (b) is a graph which shows the electrostatic capacitance distribution measured in Example 2, (c) is Comparative Example 1. It is a graph which shows the electrostatic capacitance distribution measured by. (a)は、実施例1で測定周波数ごとの測定された静電容量を示すグラフであり、(b)は、実施例2で測定周波数ごとの測定された静電容量を示すグラフであり、(c)は、比較例1で測定周波数ごとの測定された静電容量を示すグラフである。(A) is a graph showing the capacitance measured for each measurement frequency in Example 1, (b) is a graph showing the capacitance measured for each measurement frequency in Example 2, (C) is a graph which shows the measured electrostatic capacitance for every measurement frequency in the comparative example 1. FIG. (a)変形させたセンサシートを上方から撮影した写真であり、(b)変形させたセンサシートを側方から撮影した写真である。(A) It is the photograph which image | photographed the deformed sensor sheet | seat from upper direction, (b) It is the photograph which image | photographed the deformed sensor sheet | seat from the side. (a)は、実施例1で変形させたセンサシートを用いて測定した静電容量分布を示すグラフであり、(b)は、実施例2で変形させたセンサシートを用いて測定した静電容量分布を示すグラフであり、(c)は、比較例1で変形させたセンサシートを用いて測定した静電容量分布を示すグラフである。(A) is a graph which shows the electrostatic capacitance distribution measured using the sensor sheet deform | transformed in Example 1, (b) is the electrostatic measured using the sensor sheet deform | transformed in Example 2. It is a graph which shows a capacity | capacitance distribution, (c) is a graph which shows the electrostatic capacitance distribution measured using the sensor sheet | seat deform | transformed in the comparative example 1. FIG. (a)は、実施例1で変形させたセンサシートを用いたときの静電容量変化分布を示すグラフであり、(b)は、実施例2で変形させたセンサシートを用いたときの静電容量変化分布を示すグラフであり、(c)は、比較例1で変形させたセンサシートを用いたときの静電容量変化分布を示すグラフである。(A) is a graph which shows a capacitance change distribution when the sensor sheet deformed in Example 1 is used, and (b) is a static graph when the sensor sheet deformed in Example 2 is used. It is a graph which shows an electrostatic capacitance change distribution, (c) is a graph which shows an electrostatic capacitance change distribution when the sensor sheet deform | transformed in the comparative example 1 is used.

以下、本発明の実施形態について、図面を参酌しつつ説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

〔静電容量型センサ〕
図1及び図2に示すように、当該静電容量型センサ1は、エラストマー組成物からなる誘電層3と、上記誘電層3の表面側に積層され、ストライプ状に配設される複数の表側導電部01A〜16Aからなる表側電極層4と、上記誘電層3の裏面側に積層され、平面視で上記複数の表側導電部01A〜16Aに略直交するようにストライプ状に配設される複数の裏側導電部01B〜16Bからなる裏側電極層5と、平面視で上記複数の表側導電部01A〜16Aと複数の裏側導電部01B〜16Bとの各交差領域に形成される検出部C0101〜C1616の静電容量を測定する測定手段6とを備える。当該静電容量型センサ1は、上記複数の表側導電部01A〜16Aから選択された一つの表側導電部及び上記複数の裏側導電部01B〜16Bから選択された一つの裏側導電部を一定の電圧が印加されるように上記測定手段6に接続するとともに、上記選択された表側導電部以外の残りの表側導電部及び上記選択された裏側導電部以外の残りの裏側導電部の少なくともいずれかをグランド接続して、上記選択された表側導電部及び裏側導電部の交差領域に形成される検出部の静電容量を上記測定手段6によって測定させる制御手段7を備える。当該静電容量型センサ1は、誘電層3の表面側に表側電極層4を覆うように積層された表側保護層8と、誘電層3の裏面側に裏側電極層5を覆うように積層された裏側保護層9とをさらに備える。
[Capacitance type sensor]
As shown in FIGS. 1 and 2, the capacitive sensor 1 includes a dielectric layer 3 made of an elastomer composition, and a plurality of front sides that are laminated on the surface side of the dielectric layer 3 and arranged in stripes. A plurality of conductive layers 01A to 16A are stacked on the back side of the dielectric layer 3 and arranged in stripes so as to be substantially orthogonal to the plurality of conductive surfaces 01A to 16A in plan view. The back side electrode layer 5 composed of the back side conductive parts 01B to 16B, and the detection parts C0101 to C1616 formed in the intersecting regions of the plurality of front side conductive parts 01A to 16A and the plurality of back side conductive parts 01B to 16B in plan view. And measuring means 6 for measuring the electrostatic capacity. The capacitance type sensor 1 has a constant voltage applied to one front side conductive part selected from the plurality of front side conductive parts 01A to 16A and one back side conductive part selected from the plurality of back side conductive parts 01B to 16B. Is connected to the measuring means 6 so that is applied, and at least one of the remaining front side conductive part other than the selected front side conductive part and the remaining back side conductive part other than the selected back side conductive part is grounded A control means 7 is provided which is connected and causes the measurement means 6 to measure the capacitance of the detection part formed in the intersecting region of the selected front-side conductive part and back-side conductive part. The capacitance type sensor 1 is laminated so as to cover the front side electrode layer 4 on the surface side of the dielectric layer 3 and the back side electrode layer 5 on the back side of the dielectric layer 3. The back side protective layer 9 is further provided.

当該静電容量型センサ1のセンサシート2を構成する誘電層3、表側電極層4及び裏側電極層5は伸縮性を有しているので、センサシート2は、主に平面方向に伸縮し、この伸縮による表側電極層4及び裏側電極層5の面積の変化に伴って静電容量が変化する。当該静電容量型センサ1は、この静電容量の変化から各検出部における歪み量を測定して、伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布、面圧分布等を高精度に計測する。そのため、当該静電容量型センサ1は、伸長度が大きく柔軟な測定対象物の変形や動作を計測することができる。   Since the dielectric layer 3, the front electrode layer 4, and the back electrode layer 5 constituting the sensor sheet 2 of the capacitance type sensor 1 have elasticity, the sensor sheet 2 mainly expands and contracts in the planar direction. The capacitance changes as the areas of the front electrode layer 4 and the back electrode layer 5 change due to the expansion and contraction. The capacitance type sensor 1 measures the amount of strain in each detection unit from the change in capacitance, and measures the amount of stretch deformation strain, the stretch deformation strain distribution, the surface pressure distribution, and the like with high accuracy. Therefore, the capacitance type sensor 1 can measure the deformation and operation of the measurement object having a large extension and flexibility.

<センサシート>
上記センサシート2は、シート状の誘電層3と、上記誘電層3の表面側に積層される帯状体の表側導電部01A〜16Aからなる表側電極層4と、表側配線01a〜16aと、上記誘電層3の裏面側に積層される帯状体の裏側導電部01B〜16Bからなる裏側電極層5と、裏側配線01b〜16bとを備える。平面視で上記表側導電部と裏側導電部とが交差する部分が検出部C0101〜C1616となる。なお、検出部の符号「C○○△△」中、上2桁の「○○」は、表側導電部01A〜16Aに対応しており、下2桁の「△△」は、裏側導電部01B〜16Bに対応している。また、センサシート2は、表側配線01a〜16aが接続される表側切替回路10と、裏側配線01b〜16bが接続される裏側切替回路11とを備える。シート状の誘電層3は、同一のエラストマー組成物からなる薄膜が複数積層されて構成されていてもよいが、その場合、これらの薄膜間にはエラストマー組成物からなる誘電層以外の他の層は配置されない。なお、表側電極層4又は裏側電極層5と誘電層3とは、それぞれ接着剤層を介して積層されていてもよい。
<Sensor sheet>
The sensor sheet 2 includes a sheet-like dielectric layer 3, a front-side electrode layer 4 composed of front-side conductive portions 01 A to 16 A of a belt-like body laminated on the surface side of the dielectric layer 3, front-side wirings 01 a to 16 a, The back electrode layer 5 which consists of the back side electroconductive parts 01B-16B of the strip | belt shaped body laminated | stacked on the back surface side of the dielectric layer 3, and back side wiring 01b-16b are provided. The portions where the front conductive portion and the back conductive portion intersect in plan view are detection units C0101 to C1616. In the detection unit code “CXXX”, the upper two digits “XX” correspond to the front conductive parts 01A to 16A, and the lower two digits “ΔΔ” indicate the back conductive parts. It corresponds to 01B-16B. Further, the sensor sheet 2 includes a front side switching circuit 10 to which the front side wirings 01a to 16a are connected, and a back side switching circuit 11 to which the back side wirings 01b to 16b are connected. The sheet-like dielectric layer 3 may be formed by laminating a plurality of thin films made of the same elastomer composition. In that case, other layers other than the dielectric layer made of the elastomer composition are interposed between these thin films. Is not placed. In addition, the front side electrode layer 4 or the back side electrode layer 5 and the dielectric layer 3 may be laminated | stacked through the adhesive bond layer, respectively.

上記センサシート2の平均厚み、幅及び長さは、用いられるセンサシート2の用途によって適宜設計変更可能である。   The average thickness, width and length of the sensor sheet 2 can be appropriately changed depending on the application of the sensor sheet 2 used.

<誘電層>
上記誘電層3は、弾性変形可能な層である。誘電層3は、シート状を呈しており、X方向及びY方向を各辺とする平面視長方形状を有する。この誘電層3はエラストマー組成物によって均質に形成されている。
<Dielectric layer>
The dielectric layer 3 is an elastically deformable layer. The dielectric layer 3 has a sheet shape and has a rectangular shape in plan view with the sides in the X direction and the Y direction. This dielectric layer 3 is formed uniformly by an elastomer composition.

この誘電層3の平均厚みの下限としては、10μmが好ましく、30μmがより好ましい。誘電層3の平均厚みの上限としては、1,000μmが好ましく、200μmがより好ましい。誘電層3の平均厚みが上記下限未満であると、膜厚精度の高いエラストマー層の加工が難しく十分な検出分布精度が確保できないおそれがある。また、誘電層3の平均厚みが上記上限を超えると、静電容量が小さくなり検出感度が低下するだけでなく、センサシート2が厚くなりすぎ測定対象物への追従性が損なわれるおそれがある。   The lower limit of the average thickness of the dielectric layer 3 is preferably 10 μm, and more preferably 30 μm. The upper limit of the average thickness of the dielectric layer 3 is preferably 1,000 μm, and more preferably 200 μm. If the average thickness of the dielectric layer 3 is less than the above lower limit, it is difficult to process an elastomer layer with high film thickness accuracy, and sufficient detection distribution accuracy may not be ensured. Moreover, when the average thickness of the dielectric layer 3 exceeds the above upper limit, not only the capacitance decreases and the detection sensitivity decreases, but also the sensor sheet 2 becomes too thick and the followability to the measurement object may be impaired. .

また、誘電層3の常温における比誘電率の下限としては、2が好ましく、5がより好ましい。誘電層3の比誘電率が上記下限未満であると、静電容量が小さくなり、センサとして利用した際に十分な感度が得られないおそれがある。   Moreover, as a minimum of the dielectric constant at normal temperature of the dielectric layer 3, 2 is preferable and 5 is more preferable. If the relative dielectric constant of the dielectric layer 3 is less than the above lower limit, the capacitance becomes small, and there is a possibility that sufficient sensitivity cannot be obtained when used as a sensor.

さらに、誘電層3のヤング率の下限としては、0.01MPaが好ましく、0.1MPaがより好ましい。誘電層3のヤング率の上限としては、5MPaが好ましく、1MPaがより好ましい。ヤング率が上記下限未満であると、誘電層3の柔軟性が高くなりすぎ、加工が難しく、十分な測定精度が得られないおそれがある。一方、ヤング率が上記上限を超えると、誘電層3の柔軟性が低くなりすぎ、センサシートへの変形荷重が小さい場合にセンサシートの変形動作を阻害してしまい、計測目的に対して計測結果がそぐわないおそれがある。   Furthermore, the lower limit of the Young's modulus of the dielectric layer 3 is preferably 0.01 MPa, and more preferably 0.1 MPa. The upper limit of the Young's modulus of the dielectric layer 3 is preferably 5 MPa, and more preferably 1 MPa. When the Young's modulus is less than the above lower limit, the flexibility of the dielectric layer 3 becomes too high, processing is difficult, and sufficient measurement accuracy may not be obtained. On the other hand, when the Young's modulus exceeds the above upper limit, the flexibility of the dielectric layer 3 becomes too low, and the deformation operation of the sensor sheet is hindered when the deformation load on the sensor sheet is small, and the measurement result for the measurement purpose. May not be suitable.

また、誘電層3の1軸方向の伸長率の下限としては、30%が好ましく、50%がより好ましく、100%がさらに好ましい。誘電層3の1軸方向の伸長率を上記下限以上とすることで、当該静電容量型センサ1は、柔軟な測定対象物の変形や動作に対し、優れた追従性を効果的に発揮することができる。なお、誘電層3の1軸方向の伸長率の上限は特に限定されないが、例えば300%である。   The lower limit of the uniaxial elongation rate of the dielectric layer 3 is preferably 30%, more preferably 50%, and even more preferably 100%. By setting the expansion rate in the uniaxial direction of the dielectric layer 3 to be equal to or higher than the above lower limit, the capacitance type sensor 1 effectively exhibits excellent followability with respect to deformation and operation of a flexible measurement object. be able to. In addition, although the upper limit of the expansion rate of the uniaxial direction of the dielectric layer 3 is not specifically limited, For example, it is 300%.

(エラストマー組成物)
上記誘電層3を構成するエラストマー組成物は、エラストマーを主成分とする。ここで「主成分」とは、エラストマー組成物を構成する成分のうち最も含有量が多い成分であり、例えば含有量が50質量%以上の成分をいう。このエラストマーとしては、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム(NBR)、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、クロロプレンゴム(CR)、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、水素添加ニトリルゴム、ウレタンゴム等を用いることができる。誘電層3を構成するエラストマーとしては、高い伸び性を有し、繰り返し変形での耐性に優れ、永久歪み性が小さいシリコーンゴム、ウレタンゴムが好ましい。ウレタンゴムは、センサシート2に変形が加えられても永久歪みが小さいので好ましい。永久歪みが小さいと、繰り返し使用しても(例えば伸長率100%の伸縮変形を1000回繰り返したとしても)初期静電容量が変化しにくく、静電容量型センサシートとして優れた測定精度を長期間にわたって維持することができる。さらにウレタンゴムは、表側電極層4及び裏側電極層5の導電性材料であるカーボンナノチューブとの密着性に優れる。
(Elastomer composition)
The elastomer composition constituting the dielectric layer 3 has an elastomer as a main component. Here, the “main component” is a component having the largest content among the components constituting the elastomer composition, for example, a component having a content of 50% by mass or more. Examples of the elastomer include natural rubber, isoprene rubber, nitrile rubber (NBR), ethylene propylene rubber (EPDM), styrene / butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), chloroprene rubber (CR), silicone rubber, and fluorine rubber. Acrylic rubber, hydrogenated nitrile rubber, urethane rubber and the like can be used. The elastomer constituting the dielectric layer 3 is preferably silicone rubber or urethane rubber having high elongation, excellent resistance to repeated deformation, and low permanent distortion. Urethane rubber is preferable because permanent deformation is small even when deformation is applied to the sensor sheet 2. If the permanent set is small, the initial capacitance hardly changes even if it is used repeatedly (for example, even if the expansion / contraction deformation with 100% elongation is repeated 1000 times), and the measurement accuracy is excellent as a capacitive sensor sheet. Can be maintained over a period of time. Further, the urethane rubber is excellent in adhesion to the carbon nanotubes which are conductive materials of the front electrode layer 4 and the back electrode layer 5.

誘電層3を形成するエラストマー組成物は、測定対象物や計測目的に応じて材料を選択することができ、配合の改良を施すことが可能である。上記エラストマー組成物は、上記エラストマー以外に架橋剤、可塑剤、鎖延長剤、加硫促進剤、触媒、老化防止剤、酸化防止剤、着色剤等の添加剤を含有してもよい。   The elastomer composition for forming the dielectric layer 3 can be selected according to the measurement object and the measurement purpose, and can be improved in composition. In addition to the elastomer, the elastomer composition may contain additives such as a crosslinking agent, a plasticizer, a chain extender, a vulcanization accelerator, a catalyst, an anti-aging agent, an antioxidant, and a colorant.

また、上記エラストマー組成物は、上記エラストマー以外に、チタン酸バリウムなどの誘電フィラーを含有することができる。誘電フィラーを含有することで、静電容量を大きくして検出感度を高めることができる。   Moreover, the said elastomer composition can contain dielectric fillers, such as a barium titanate, besides the said elastomer. By containing the dielectric filler, the capacitance can be increased and the detection sensitivity can be increased.

<表側電極層>
表側電極層4は、ストライプ状(平行)に配設される複数の表側導電部01A〜16Aからなり、誘電層3の表面側に積層されている。
<Front electrode layer>
The front-side electrode layer 4 is composed of a plurality of front-side conductive parts 01A to 16A arranged in a stripe shape (parallel), and is laminated on the surface side of the dielectric layer 3.

(表側導電部)
表側導電部01A〜16Aは、それぞれ帯状を呈しており、図2に示すように誘電層3の表面に合計16本積層されている。表側導電部01A〜16Aは、それぞれX方向(図1中の左右方向)に延在している。表側導電部01A〜16Aは、それぞれY方向(図1中の上下方向)に所定間隔ごとに離間して、互いに略平行となるようにそれぞれ配置されている。表側導電部01A〜16Aの図1中の左端には、それぞれ表側接続部01A1〜16A1が配置されている。
(Front conductive part)
Each of the front side conductive parts 01A to 16A has a band shape, and a total of 16 pieces are laminated on the surface of the dielectric layer 3 as shown in FIG. The front-side conductive parts 01A to 16A each extend in the X direction (left-right direction in FIG. 1). The front-side conductive portions 01A to 16A are respectively arranged so as to be substantially parallel to each other at a predetermined interval in the Y direction (vertical direction in FIG. 1). Front side connection portions 01A1 to 16A1 are arranged at the left ends of the front side conductive portions 01A to 16A in FIG.

表側導電部01A〜16Aはそれぞれカーボンナノチューブを含む。また、表側導電部01A〜16Aは、カーボンナノチューブ以外にも、エラストマー等のつなぎ材料を含んでもよい。このようなつなぎ材料を含むことで、電極層と上記誘電層3との接着強度の向上、電極層の膜強度の向上等を図ることができ、さらにカーボンナノチューブを含む塗布液の塗工時の環境安全性(カーボンナノチューブの毒性やアスベスト類似の問題)の確保に寄与する。但し、電極層の全固形成分に対する上記つなぎ材料の含有量は少ない方が好ましい。上記つなぎ材料の含有量を少なくすることで、繰り返し変形に対する電気抵抗の変化が少なく耐久性に優れるとともに、誘電層3の変形の阻害を抑制することができる。   The front side conductive portions 01A to 16A each include a carbon nanotube. Further, the front conductive portions 01A to 16A may include a connecting material such as an elastomer in addition to the carbon nanotubes. By including such a binder material, it is possible to improve the adhesive strength between the electrode layer and the dielectric layer 3, improve the film strength of the electrode layer, etc., and at the time of coating the coating liquid containing carbon nanotubes Contributes to ensuring environmental safety (toxicity of carbon nanotubes and asbestos-like problems). However, it is preferable that the content of the binder material with respect to the total solid components of the electrode layer is small. By reducing the content of the connecting material, the change in electrical resistance with respect to repetitive deformation is small and the durability is excellent, and inhibition of deformation of the dielectric layer 3 can be suppressed.

上記カーボンナノチューブとしては、例えば単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブを用いることができる。これらのうち、直径がより小さくアスペクト比がより大きい単層カーボンナノチューブが好ましい。上記カーボンナノチューブの平均繊維長の下限としては、100μmが好ましく、150μmがより好ましく、200μmがさらに好ましい。また、上記カーボンナノチューブの平均繊維長の上限としては、700μmが好ましく、600μmがより好ましく、500μmがさらに好ましい。また、上記カーボンナノチューブのアスペクト比としては、1,000以上が好ましく、10,000以上がより好ましく、30,000以上が特に好ましい。このような超長尺のカーボンナノチューブを用いることで、表側導電部01A〜16Aは、優れた伸縮性を発揮し、誘電層3の変形に対する追従性を向上させることができる。   As the carbon nanotube, for example, a single-walled carbon nanotube or a multi-walled carbon nanotube can be used. Of these, single-walled carbon nanotubes having a smaller diameter and a larger aspect ratio are preferred. The lower limit of the average fiber length of the carbon nanotube is preferably 100 μm, more preferably 150 μm, and further preferably 200 μm. Moreover, as an upper limit of the average fiber length of the said carbon nanotube, 700 micrometers is preferable, 600 micrometers is more preferable, and 500 micrometers is further more preferable. The aspect ratio of the carbon nanotube is preferably 1,000 or more, more preferably 10,000 or more, and particularly preferably 30,000 or more. By using such ultra-long carbon nanotubes, the front side conductive portions 01A to 16A can exhibit excellent stretchability and can improve the followability to deformation of the dielectric layer 3.

導電部を形成する材料として長尺のカーボンナノチューブを用いることで、ストライプ状の導電部からなる電極層は優れた伸縮性を発揮し、センサシートの伸縮変形に伴う誘電層の変形に対する電極層の追従性を向上させることができる。また、長尺のカーボンナノチューブを含む導電部は、繰り返し変形させた際に電気抵抗の変動が少ないため、長期信頼性にも優れる。この理由は、長尺のカーボンナノチューブは、カーボンナノチューブ自体が伸縮しやすく、その結果、電極層が誘電層に追従して伸長した時に導電パスが切断されにくいためと考えられる。また、カーボンナノチューブを含む導電性組成物を用いて電極層を形成した場合、その電極層の導電性はカーボンナノチューブ同士が接触する(電気接点を形成する)ことにより発現する。ここで、長尺のカーボンナノチューブを用いた場合は、短尺のカーボンナノチューブを用いた場合に比べて、少ない電気接点数で導電性が確保されるとともに、1本のカーボンナノチューブにおける他のカーボンナノチューブとの電気接点数が多くなるため、より高次元の電気的ネットワークが形成される。このことにより、長尺のカーボンナノチューブを用いることで電気抵抗の変動が少なくなり、長期信頼性にも優れる電極層が形成されると考えられる。   By using long carbon nanotubes as the material for forming the conductive part, the electrode layer composed of the stripe-shaped conductive part exhibits excellent stretchability, and the electrode layer is resistant to deformation of the dielectric layer accompanying the expansion and contraction of the sensor sheet. Followability can be improved. In addition, a conductive part including a long carbon nanotube has excellent long-term reliability because there is little variation in electrical resistance when it is repeatedly deformed. The reason for this is considered to be that long carbon nanotubes tend to expand and contract themselves, and as a result, the conductive path is not easily cut when the electrode layer expands following the dielectric layer. Further, when an electrode layer is formed using a conductive composition containing carbon nanotubes, the conductivity of the electrode layer is manifested by the carbon nanotubes contacting each other (forming an electrical contact). Here, when long carbon nanotubes are used, conductivity is ensured with a smaller number of electrical contacts than when short carbon nanotubes are used, and in addition to other carbon nanotubes in one carbon nanotube. Since the number of electrical contacts increases, a higher-dimensional electrical network is formed. Thus, it is considered that an electrode layer having excellent long-term reliability can be formed by using long carbon nanotubes to reduce fluctuations in electrical resistance.

上記カーボンナノチューブの平均繊維径の下限としては、0.5nmが好ましく、1nmがより好ましい。また、上記カーボンナノチューブの平均繊維径の上限としては、30nmが好ましく、20nmがより好ましい。カーボンナノチューブの平均繊維径がこの範囲であると、変形が加えられた際にカーボンナノチューブがバネのように伸び、高い追従性等を発揮することにより、上記表側電極層4及び裏側電極層5が誘電層3の変形に対して高い追従性を発揮する。単層カーボンナノチューブは、平均繊維径が小さく(平均繊維径は製法に依存して0.5〜4nm程度)柔軟性に富む点で好ましい。一方、多層カーボンナノチューブは、平均繊維径が大きく剛直であるため、多層カーボンナノチューブの中ではより平均繊維径の小さいもの(例えば平均繊維径が30nm以下)が好ましい。   The lower limit of the average fiber diameter of the carbon nanotube is preferably 0.5 nm and more preferably 1 nm. Moreover, as an upper limit of the average fiber diameter of the said carbon nanotube, 30 nm is preferable and 20 nm is more preferable. When the average fiber diameter of the carbon nanotubes is within this range, the carbon nanotubes expand like springs when deformed, and exhibit high followability, so that the front electrode layer 4 and the back electrode layer 5 are High followability with respect to deformation of the dielectric layer 3 is exhibited. Single-walled carbon nanotubes are preferable in that they have a small average fiber diameter (the average fiber diameter is about 0.5 to 4 nm depending on the production method) and are highly flexible. On the other hand, since the multi-wall carbon nanotube has a large average fiber diameter and is rigid, a multi-wall carbon nanotube having a smaller average fiber diameter (for example, an average fiber diameter of 30 nm or less) is preferable.

上記つなぎ材料として含むエラストマー材料としては、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム(NBR)、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、クロロプレンゴム(CR)、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、水素添加ニトリルゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、2種類以上併用しても良い。   Examples of the elastomer material included as the binder material include natural rubber, isoprene rubber, nitrile rubber (NBR), ethylene propylene rubber (EPDM), styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), chloroprene rubber (CR), Silicone rubber, fluorine rubber, acrylic rubber, hydrogenated nitrile rubber, urethane rubber and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

上記つなぎ材料としては、生ゴム(天然ゴム及び合成ゴムの加硫させていない状態のもの)も好ましい。このように比較的弾性の弱い材料を用いることで、誘電層3の変形に対する表側導電部01A〜16Aの追従性を高めることができる。   As the above-mentioned connecting material, raw rubber (in a state where natural rubber and synthetic rubber are not vulcanized) is also preferable. By using a material having relatively weak elasticity in this way, the followability of the front conductive portions 01A to 16A with respect to the deformation of the dielectric layer 3 can be enhanced.

また、表側導電部01A〜16Aは、上記カーボンナノチューブ及びエラストマー材料以外にも、各種添加剤を含有してもよい。上記添加剤としては、例えばカーボンナノチューブの分散のための分散剤、バインダーのための架橋剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、可塑剤、鎖延長剤、酸化防止剤、軟化剤、着色剤等が挙げられる。電極層の導電性を向上させる目的で、ドーパントとして電荷移動材料やイオン液体等の低分子材料をコーティング剤又は添加剤として用いる手法も考えられるが、電極層に高アスペクト比のカーボンナノチューブを用いることで、特段処理をしなくても、十分な導電性を確保することができる。また、上記低分子材料を用いると、誘電層3のエラストマー又は誘電層3のエラストマー中の可塑剤に上記低分子材料が移行することに起因すると考えられる誘電層3の絶縁性の低下(体積抵抗率の低下)や、電極層のドーパント効果の喪失、センサシート2の繰り返し変形に対する耐久性の低下、計測値の信頼性の低下を招来する可能性がある。従って、上記低分子材料を含まないことが好ましい。   Moreover, the front side conductive parts 01A to 16A may contain various additives in addition to the carbon nanotube and the elastomer material. Examples of the additives include a dispersant for dispersing carbon nanotubes, a crosslinking agent for binders, a vulcanization accelerator, a vulcanization aid, an anti-aging agent, a plasticizer, a chain extender, an antioxidant, and a softening agent. Agents, coloring agents and the like. For the purpose of improving the conductivity of the electrode layer, a method using a low molecular material such as a charge transfer material or an ionic liquid as a dopant as a coating agent or additive may be considered. However, a high aspect ratio carbon nanotube is used for the electrode layer. Thus, sufficient conductivity can be ensured without special treatment. In addition, when the low molecular material is used, the dielectric layer 3 is reduced in the insulating property (volume resistance), which is considered to be caused by migration of the low molecular material to the elastomer of the dielectric layer 3 or the plasticizer in the elastomer of the dielectric layer 3. Reduction in the rate), loss of the dopant effect of the electrode layer, reduction in durability against repeated deformation of the sensor sheet 2, and reduction in reliability of the measurement value. Therefore, it is preferable not to include the low molecular weight material.

表側導電部01A〜16Aにおけるカーボンナノチューブの全固形成分に対する含有量の下限としては、51質量%が好ましく、75質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましく、95質量%が特に好ましい。さらには、カーボンナノチューブ濃度を100質量%とし、表側導電部01A〜16Aが実質的にカーボンナノチューブのみからなる構成とすることが最も好ましい。また、表側導電部01A〜16Aは、上記エラストマー材料を含まない構成とすることが好ましい。このように導電性材料であるカーボンナノチューブ以外の含有割合を少なくすることで、繰り返し変形を受けても表側導電部01A〜16Aの導電性低下(電気抵抗の増加)を抑制することができ、耐久性に優れるものとすることができる。   The lower limit of the content of the carbon nanotubes in the front conductive parts 01A to 16A with respect to all solid components is preferably 51% by mass, more preferably 75% by mass, still more preferably 90% by mass, and particularly preferably 95% by mass. Further, it is most preferable that the carbon nanotube concentration is 100% by mass, and the front side conductive portions 01A to 16A are substantially made of only carbon nanotubes. Moreover, it is preferable that the front side conductive parts 01A to 16A have a configuration not including the elastomer material. Thus, by reducing the content other than the carbon nanotube which is a conductive material, it is possible to suppress a decrease in conductivity (increase in electric resistance) of the front side conductive portions 01A to 16A even when subjected to repeated deformation, and durability. It can be excellent in properties.

また、表側導電部01A〜16Aにおける長尺のカーボンナノチューブ(例えば平均繊維長100μm以上700μm以下のカーボンナノチューブ)の全固形成分に対する含有量の下限としては、30質量%が好ましく、50質量%がより好ましく、70質量%がさらに好ましい。表側導電部が上記下限以上の含有量の長尺のカーボンナノチューブを含むことで、表側電極層が誘電層3の変形に対して高い追従性を発揮する。表側導電部は、少なくとも上記下限以上の含有量の長尺のカーボンナノチューブを含んでいれば、短尺のカーボンナノチューブ(平均繊維長100μm未満)を混ぜてもよい。短尺のカーボンナノチューブを混ぜることで、表側電極層が低コストで形成できる。   Moreover, as a minimum of content with respect to all the solid components of the long carbon nanotube (For example, carbon nanotube with an average fiber length of 100 micrometers or more and 700 micrometers or less) in the front side conductive parts 01A-16A, 30 mass% is preferable, and 50 mass% is more. Preferably, 70 mass% is more preferable. When the front-side conductive portion contains the long carbon nanotube having a content equal to or higher than the lower limit, the front-side electrode layer exhibits high followability to the deformation of the dielectric layer 3. As long as the front-side conductive part contains long carbon nanotubes having a content of at least the above lower limit, short carbon nanotubes (average fiber length of less than 100 μm) may be mixed. By mixing short carbon nanotubes, the front electrode layer can be formed at low cost.

また、表側導電部01A〜16Aの平均厚みの下限としては、0.1μmが好ましく、0.2μmがより好ましい。表側導電部01A〜16Aの平均厚みの上限としては、10μmが好ましく、5μmがより好ましい。表側導電部01A〜16Aの平均厚みを上記範囲とすることで、表側導電部01A〜16Aは誘電層3の変形に対し優れた追従性を発揮することができる。表側導電部01A〜16Aの平均厚みが上記下限未満では導電性が不足し検出精度が低下するおそれがある。一方、表側導電部01A〜16Aの平均厚みが上記上限を超えるとカーボンナノチューブの補強効果によりセンサシートが硬くなり、センサシート2の測定対象物への追従性が低下して誘電層3の変形を阻害するおそれがある。   Moreover, as a minimum of the average thickness of front side electroconductive part 01A-16A, 0.1 micrometer is preferable and 0.2 micrometer is more preferable. The upper limit of the average thickness of the front side conductive portions 01A to 16A is preferably 10 μm, and more preferably 5 μm. By setting the average thickness of the front side conductive portions 01A to 16A within the above range, the front side conductive portions 01A to 16A can exhibit excellent followability to the deformation of the dielectric layer 3. If the average thickness of the front side conductive parts 01A to 16A is less than the lower limit, the conductivity may be insufficient and the detection accuracy may be reduced. On the other hand, when the average thickness of the front side conductive portions 01A to 16A exceeds the upper limit, the sensor sheet becomes hard due to the reinforcing effect of the carbon nanotubes, the followability of the sensor sheet 2 to the measurement object is reduced, and the dielectric layer 3 is deformed. May interfere.

表側導電部01A〜16Aの帯状の幅は用途によって適宜設計変更するものであるが、表側導電部01A〜16Aの帯状の平均幅の下限としては、0.5mmが好ましく、1mmがより好ましい。また、表側導電部01A〜16Aの帯状の平均幅の上限としては、30mmが好ましく、20mmがより好ましい。表側導電部01A〜16Aの帯状の平均幅が上記下限未満になると、電極対向部で検知される静電容量が小さくなるため、検知誤差が大きくなるおそれがある。また、表側導電部01A〜16Aの帯状の平均幅が上記上限を超えると、電極対向部の間隔が大きくなり、歪み分布の空間分解能が低くなる。ただし、空間分解能の要求が低い場合、例えば大型のセンサシート(ベットサイズなど)の場合には、表側導電部の帯状の幅を広くすることが有用である。   The belt-like widths of the front-side conductive parts 01A to 16A are appropriately changed depending on the application, but the lower limit of the belt-like average width of the front-side conductive parts 01A to 16A is preferably 0.5 mm and more preferably 1 mm. Moreover, as an upper limit of the strip | belt-shaped average width | variety of front side electroconductive part 01A-16A, 30 mm is preferable and 20 mm is more preferable. If the belt-like average width of the front conductive portions 01A to 16A is less than the lower limit, the capacitance detected at the electrode facing portion decreases, so that the detection error may increase. Moreover, when the strip | belt-shaped average width | variety of front side conductive part 01A-16A exceeds the said upper limit, the space | interval of an electrode opposing part will become large and the spatial resolution of distortion distribution will become low. However, when the spatial resolution requirement is low, for example, in the case of a large sensor sheet (such as a bed size), it is useful to widen the band width of the front side conductive portion.

また、ストライプ状(平行)に配置される表側導電部01A〜16Aの平均間隔も用途によって適宜設計変更するものであるが、隣接する表側導電部の平均間隔の下限としては、0.5mmが好ましく、1mmがより好ましい。また、隣接する表側導電部の平均間隔の上限としては、10mmが好ましく、5mmがより好ましい。隣接する表側導電部の平均間隔が上記下限未満になると、隣接する表側導電部同士が接触しやすく、表側導電部の形成が困難となるおそれがある。また、隣接する表側導電部の平均間隔が上記上限を超えると、検知できない領域が大きくなり、歪み分布の空間分解能が低くなる。ただし、空間分解能の要求が低い大型のセンサシートなどの場合には、隣接する表側導電部の間隔を必要以上に小さくしなくてもよい。   In addition, the average distance between the front side conductive parts 01A to 16A arranged in a stripe shape (parallel) is appropriately changed depending on the application, but the lower limit of the average distance between adjacent front side conductive parts is preferably 0.5 mm. 1 mm is more preferable. Moreover, as an upper limit of the average space | interval of an adjacent front side electroconductive part, 10 mm is preferable and 5 mm is more preferable. If the average distance between adjacent front conductive portions is less than the lower limit, adjacent front conductive portions are likely to be in contact with each other, and it may be difficult to form the front conductive portions. In addition, when the average interval between adjacent front-side conductive portions exceeds the above upper limit, the area that cannot be detected increases, and the spatial resolution of the strain distribution decreases. However, in the case of a large sensor sheet or the like that requires low spatial resolution, the interval between adjacent front side conductive portions need not be made smaller than necessary.

また、誘電層3に積層された上記表側電極層4の透明性(可視光の透過率)は特に限定されず、透明であってもよいし、不透明であってもよい。   Further, the transparency (visible light transmittance) of the front electrode layer 4 laminated on the dielectric layer 3 is not particularly limited, and may be transparent or opaque.

上記エラストマー組成物からなる誘電層3は、容易に透明な誘電層とすることができ、上記表側電極層4及び裏側電極層5の透明性を高めることにより、全体として透明な静電容量型センサシートとすることができる。静電容量型センサシートとして透明性が要求される場合には、透明な(例えば可視光(550nm光)の透過率が85%以上である)電極層を形成すればよい。   The dielectric layer 3 made of the elastomer composition can be easily formed as a transparent dielectric layer. By increasing the transparency of the front-side electrode layer 4 and the back-side electrode layer 5, the capacitive sensor is transparent as a whole. It can be a sheet. When transparency is required as the capacitance type sensor sheet, a transparent electrode layer (for example, a visible light (550 nm light) transmittance of 85% or more) may be formed.

一方、電極層の透明性は静電容量型センサシートとしての性能には影響しない。そのため、透明性が要求されない場合には不透明な電極層を形成することで容易にかつ安価にセンサシートを製造することができる。透明な電極層を例えばカーボンナノチューブを含む導電性組成物を用いて形成する場合、カーボンナノチューブに対して高度な分散化処理や精製処理等の前処理が必要となり、電極層の形成工程が煩雑となり経済的に不利となる。   On the other hand, the transparency of the electrode layer does not affect the performance as a capacitive sensor sheet. Therefore, when transparency is not required, a sensor sheet can be manufactured easily and inexpensively by forming an opaque electrode layer. When forming a transparent electrode layer using, for example, a conductive composition containing carbon nanotubes, pretreatment such as advanced dispersion treatment and purification treatment is required for the carbon nanotubes, and the electrode layer formation process becomes complicated. Economic disadvantage.

また、表側導電部01A〜16Aは、カーボンナノチューブを含む塗布液の塗布により形成されることが好ましい。例えば誘電層3上にカーボンナノチューブを含む塗布液を直接スプレー塗工などにより塗布して、表側導電部01A〜16Aを形成させることが好ましい。これにより、表側導電部01A〜16Aと誘電層3との密着性が向上し、表側導電部01A〜16Aと誘電層3との層間剥離が抑制される。   Moreover, it is preferable that the front side conductive parts 01A to 16A are formed by applying a coating solution containing carbon nanotubes. For example, it is preferable to apply a coating liquid containing carbon nanotubes directly on the dielectric layer 3 by spray coating or the like to form the front side conductive portions 01A to 16A. Thereby, adhesion between the front side conductive portions 01A to 16A and the dielectric layer 3 is improved, and delamination between the front side conductive portions 01A to 16A and the dielectric layer 3 is suppressed.

<裏側電極層>
裏側電極層5は、ストライプ状(平行)に配設される複数の裏側導電部01B〜16Bからなり、誘電層3の裏面側に積層されている。
<Back side electrode layer>
The back-side electrode layer 5 is composed of a plurality of back-side conductive parts 01B to 16B arranged in a stripe shape (parallel), and is laminated on the back side of the dielectric layer 3.

(裏側導電部)
裏側導電部01B〜16Bは、それぞれ帯状を呈しており、誘電層3の裏面に合計16本積層されている。裏側導電部01B〜16Bは、それぞれ表側導電部01A〜16Aと平面視で略直交するように配置されている。すなわち、裏側導電部01B〜16Bは、それぞれY方向に延在している。また、裏側導電部01B〜16Bは、X方向に所定間隔ごとに離間して、互いに略平行となるようにそれぞれ配置されている。裏側導電部01B〜16Bの図1中の上端には、それぞれ裏側接続部01B1〜16B1が配置されている。
(Back side conductive part)
The back side conductive parts 01 </ b> B to 16 </ b> B each have a band shape, and a total of 16 pieces are laminated on the back surface of the dielectric layer 3. The back side conductive parts 01B to 16B are arranged so as to be substantially orthogonal to the front side conductive parts 01A to 16A, respectively, in plan view. That is, the back side conductive portions 01B to 16B each extend in the Y direction. Further, the back side conductive portions 01B to 16B are spaced apart from each other at predetermined intervals in the X direction, and are arranged so as to be substantially parallel to each other. Back side connection parts 01B1 to 16B1 are arranged at upper ends in FIG. 1 of the back side conductive parts 01B to 16B, respectively.

裏側導電部01B〜16Bの構成は、上述の表側導電部01A〜16Aと略同一であるので、ここでは説明を省略する。   The configuration of the back-side conductive parts 01B to 16B is substantially the same as the above-described front-side conductive parts 01A to 16A, and thus description thereof is omitted here.

<表側配線>
表側配線01a〜16aは、線状を呈しており、それぞれ上記表側接続部01A1〜16A1と表側切替回路10とを接続する。表側配線01a〜16aを構成する材料としては、特に限定されず、従来公知の材料を用いることができるが、上述した表側導電部01A〜16Aと同様の構成のものとすることで表側配線01a〜16aも伸縮変形できる。これにより、誘電層3の変形を阻害することがないため、誘電層3の歪み量が正確に検出される。すなわち、表側配線01a〜16aは、導電性材料であるカーボンナノチューブ以外の含有割合を少なくすることが好ましく、エラストマー材料を含まない構成とすることがより好ましい。
<Front side wiring>
The front side wirings 01a to 16a have a linear shape, and connect the front side connection parts 01A1 to 16A1 and the front side switching circuit 10, respectively. The material constituting the front side wirings 01a to 16a is not particularly limited, and a conventionally known material can be used, but the front side wirings 01a to 16a can be configured by having the same configuration as the above-described front side conductive parts 01A to 16A. 16a can be expanded and contracted. Thereby, since the deformation of the dielectric layer 3 is not hindered, the amount of distortion of the dielectric layer 3 is accurately detected. That is, it is preferable that the front side wirings 01a to 16a have a content ratio other than the carbon nanotube which is a conductive material, and more preferably does not include an elastomer material.

<裏側配線>
裏側配線01b〜16bは、線状を呈しており、それぞれ上記裏側接続部01B1〜16B1と裏側切替回路11とを接続する。表側配線01a〜16aを構成する材料については、上記表側配線01a〜16aと略同様であるのでここでは説明を省略する。
<Backside wiring>
The back side wirings 01b to 16b have a linear shape, and connect the back side connection parts 01B1 to 16B1 and the back side switching circuit 11, respectively. The materials constituting the front side wirings 01a to 16a are substantially the same as those of the front side wirings 01a to 16a, and thus the description thereof is omitted here.

なお、センサシート2における上記配線及び上記接続部が形成される領域について伸縮性が要求されない場合には、この領域では、用いられる柔軟性のエラストマー組成物に代えて、PETフィルムやPENフィルム、ポリイミドフィルムなど伸縮性の低い基材フィルムを用いることができる。このような基材フィルムを用いることで、従来公知の導電性材料と従来公知の製造方法により、配線及び接続部が形成された部分を製造することができる。例えば金属メッキ技術や金属プリント技術により作製された配線フィルム等を使用することができる。   When stretchability is not required for the region where the wiring and the connection portion are formed in the sensor sheet 2, in this region, instead of the flexible elastomer composition used, a PET film, a PEN film, a polyimide A base film having low elasticity such as a film can be used. By using such a base film, it is possible to manufacture a portion where wiring and a connecting portion are formed by a conventionally known conductive material and a conventionally known manufacturing method. For example, a wiring film produced by a metal plating technique or a metal printing technique can be used.

<検出部>
検出部(画素)C0101〜C1616は、図1にハッチングで示すように、表側導電部01A〜16Aと裏側導電部01B〜16Bとが平面視で交差する部分に形成されている。当該静電容量型センサ1では、検出部C0101〜C1616は、合計256個(=16個×16個)形成されており、256箇所で静電容量が測定される。256個の検出部をそれぞれ独立して形成した場合、各検出部ごとに表側電極及び裏側電極が存在するため、256×2極で512本の配線が必要となるが、本実施形態のように帯状の導電部を交差させることで、必要な配線数を16本+16本の32本とすることができる。そのため、上述のように検出部が効率良く配置される。そして、このような構成を備えたセンサシート2を、後述するように測定手段6と接続して当該静電容量型センサ1とし、制御手段7が各16本の配線を表側切替回路10及び裏側切替回路11で切り替えることで、256個の検出部が1つずつ切り替えられながら測定手段6が静電容量を測定する。その結果、当該静電容量型センサ1は、各検出部の歪み量や歪みの位置、面圧分布等を計測することができる。なお、検出部C0101〜C1616は、X方向及びY方向ともに略等間隔でマトリクス状に配置されている。
<Detector>
As shown by hatching in FIG. 1, the detection units (pixels) C0101 to C1616 are formed at portions where the front conductive portions 01A to 16A and the back conductive portions 01B to 16B intersect in plan view. In the capacitance type sensor 1, a total of 256 detection units C0101 to C1616 (= 16 × 16) are formed, and the capacitance is measured at 256 locations. When 256 detection units are formed independently, the front side electrode and the back side electrode exist for each detection unit, so 512 wirings are required with 256 × 2 poles, as in this embodiment. By crossing the strip-shaped conductive portions, the required number of wirings can be 16 + 16 = 32. Therefore, the detection unit is efficiently arranged as described above. Then, the sensor sheet 2 having such a configuration is connected to the measuring unit 6 to be the capacitance type sensor 1 as described later, and the control unit 7 connects the 16 wirings to the front side switching circuit 10 and the back side. By switching with the switching circuit 11, the measuring means 6 measures the capacitance while switching the 256 detection units one by one. As a result, the capacitive sensor 1 can measure the strain amount and strain position of each detection unit, the surface pressure distribution, and the like. The detection units C0101 to C1616 are arranged in a matrix at substantially equal intervals in the X direction and the Y direction.

<表側切替回路>
表側切替回路10は、表側配線01a〜16a及び測定手段6の測定端子に接続され、測定手段6の測定端子に接続する表側配線01a〜16aを切り替える複数のスイッチを備えている。これにより、表側導電部01A〜16Aのうち制御手段7によって選択された一つの表側導電部のみが測定手段6の測定端子に接続される。また、表側切替回路10は、スイッチの切り替えにより、任意の表側配線01a〜16aをグランド端子12に接続することができる。
<Front side switching circuit>
The front side switching circuit 10 includes a plurality of switches that are connected to the front side wirings 01 a to 16 a and the measurement terminals of the measurement unit 6 and switch the front side wirings 01 a to 16 a connected to the measurement terminals of the measurement unit 6. Thereby, only one front side conductive part selected by the control means 7 among the front side conductive parts 01 </ b> A to 16 </ b> A is connected to the measurement terminal of the measurement means 6. Further, the front side switching circuit 10 can connect any front side wirings 01a to 16a to the ground terminal 12 by switching the switches.

<裏側切替回路>
裏側切替回路11は、裏側配線01b〜16b及び測定手段6の測定端子に接続され、測定手段6の測定端子に接続する裏側配線01b〜16bを切り替える複数のスイッチを備えている。これにより、裏側導電部01B〜16Bのうち制御手段7によって選択された一つの裏側導電部のみが測定手段6の測定端子に接続される。また、裏側切替回路11は、スイッチの切り替えにより、任意の裏側配線01b〜16bをグランド端子12に接続することができる。
<Back side switching circuit>
The back side switching circuit 11 includes a plurality of switches that are connected to the back side wirings 01 b to 16 b and the measurement terminal of the measurement unit 6 and switch the back side wirings 01 b to 16 b connected to the measurement terminal of the measurement unit 6. Thereby, only one back side conductive part selected by the control means 7 among the back side conductive parts 01B to 16B is connected to the measurement terminal of the measurement means 6. The back side switching circuit 11 can connect any back side wirings 01b to 16b to the ground terminal 12 by switching the switches.

<表側保護層8及び裏側保護層9>
シート状の表側保護層8は、図2に示すように、誘電層3、表側導電部01A〜16A及び表側配線01a〜16aを覆うように、誘電層3の表面側に配置されている。また、シート状の裏側保護層9が、誘電層3、裏側導電部01B〜16B及び裏側配線01b〜16bを覆うように、誘電層3の裏面側に配置されている。表側保護層8及び裏側保護層9をこのように設けることで、表側導電部01A〜16A、表側配線01a〜16a、裏側導電部01B〜16B及び裏側配線01b〜16bと、センサシート2の外部の部材とが導通するのを抑制することができる。
<Front side protective layer 8 and back side protective layer 9>
As shown in FIG. 2, the sheet-like front side protective layer 8 is disposed on the surface side of the dielectric layer 3 so as to cover the dielectric layer 3, the front side conductive portions 01 </ b> A to 16 </ b> A, and the front side wirings 01 a to 16 a. The sheet-like back side protective layer 9 is disposed on the back side of the dielectric layer 3 so as to cover the dielectric layer 3, the back side conductive parts 01B to 16B, and the back side wirings 01b to 16b. By providing the front side protective layer 8 and the back side protective layer 9 in this way, the front side conductive parts 01A to 16A, the front side wirings 01a to 16a, the back side conductive parts 01B to 16B, the back side wirings 01b to 16b, and the outside of the sensor sheet 2 It is possible to suppress conduction with the member.

また、表側保護層8及び裏側保護層9を設ける目的は、電極層の保護に限定されるものではない。例えば着色した保護層を形成することにより、導電部や配線等を外部から見えなくでき、また保護層に印字することで意匠性が付与される。また、例えば表側保護層8及び裏側保護層9の表面に接着性又は粘着性を有する層を付与することで、測定対象物をセンサシート2に貼り付けることができる。また、例えば保護層の表面を摩擦係数の低い表面層とすることもできる。   The purpose of providing the front side protective layer 8 and the back side protective layer 9 is not limited to the protection of the electrode layer. For example, by forming a colored protective layer, it is possible to make the conductive portion, wiring, and the like invisible from the outside, and design is imparted by printing on the protective layer. In addition, for example, the object to be measured can be attached to the sensor sheet 2 by providing a layer having adhesiveness or tackiness on the surface of the front side protective layer 8 and the back side protective layer 9. For example, the surface of the protective layer can be a surface layer having a low coefficient of friction.

表側保護層8及び裏側保護層9の材質は特に限定されず、その形成目的に応じて適宜選択すればよいが、例えば誘電層3に用いたエラストマー組成物と同様のものを用いることができる。上記表側保護層8及び裏側保護層9は、誘電層3と略同じベースポリマーを含んで形成されていることが好ましく、これにより誘電層3との高い接着性が得られる。なお、表側保護層8及び裏側保護層9は接着剤を介して誘電層3に積層してもよい。   The material of the front side protective layer 8 and the back side protective layer 9 is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the purpose of formation thereof. For example, the same material as the elastomer composition used for the dielectric layer 3 can be used. The front side protective layer 8 and the back side protective layer 9 are preferably formed so as to include substantially the same base polymer as that of the dielectric layer 3, whereby high adhesion to the dielectric layer 3 can be obtained. The front side protective layer 8 and the back side protective layer 9 may be laminated on the dielectric layer 3 via an adhesive.

<測定手段>
上記測定手段6は、測定手段6の測定端子間の静電容量を測定する測定回路と電源回路とを備えている。この測定端子は、センサシート3の表側切替回路10及び裏側切替回路11に接続されている。測定手段6は、測定端子間に電圧信号を印加することにより、表側切替回路10によって接続されている表側導電部と、裏側切替回路11によって接続されている裏側導電部とが平面視で交差する領域に形成される検出部の静電容量を測定する。測定手段6がこの検出部の静電容量を測定するときには、測定手段6の測定端子に接続されない残りの表側導電部及び裏側導電部は、表側切替回路10及び裏側切替回路11を介して、グランド端子12に接続されている。なお、測定手段6は、後述のグランド端子12と同電位の接地端子に接続(接地)されている。
<Measuring means>
The measuring means 6 includes a measuring circuit for measuring the capacitance between the measuring terminals of the measuring means 6 and a power supply circuit. This measurement terminal is connected to the front side switching circuit 10 and the back side switching circuit 11 of the sensor sheet 3. The measuring means 6 applies a voltage signal between the measurement terminals, so that the front side conductive part connected by the front side switching circuit 10 and the back side conductive part connected by the back side switching circuit 11 intersect in plan view. The capacitance of the detection unit formed in the region is measured. When the measuring unit 6 measures the capacitance of the detection unit, the remaining front-side conductive unit and back-side conductive unit that are not connected to the measurement terminal of the measuring unit 6 are connected to the ground via the front-side switching circuit 10 and the back-side switching circuit 11. It is connected to the terminal 12. The measuring means 6 is connected (grounded) to a ground terminal having the same potential as a ground terminal 12 described later.

上記測定手段6における静電容量の測定方法は特に限定されないが、LCRメータによって交流信号を流し、その交流信号でのインピーダンスを測定して静電容量を測定する手法、交流信号でのインピーダンスにより出力信号の電圧を変化させることで静電容量を測定する手法、CR発振回路により発振周波数を変化させる手法など、静電容量の変化による交流インピーダンスの変化を利用した測定方法が好ましい。   The method of measuring the electrostatic capacity in the measuring means 6 is not particularly limited, but an AC signal is passed by an LCR meter, the impedance at the AC signal is measured, and the electrostatic capacity is measured, and output by the impedance at the AC signal. A measurement method using a change in AC impedance due to a change in capacitance, such as a method of measuring capacitance by changing the voltage of a signal or a method of changing the oscillation frequency by a CR oscillation circuit, is preferable.

<グランド端子>
グランド端子12は、センサシート3の表側切替回路10及び裏側切替回路11に接続されている。このグランド端子12に接続される導電部の電位は接地レベルとなり、測定手段6のグランドレベルと等しい。
<Ground terminal>
The ground terminal 12 is connected to the front side switching circuit 10 and the back side switching circuit 11 of the sensor sheet 3. The electric potential of the conductive part connected to the ground terminal 12 becomes the ground level and is equal to the ground level of the measuring means 6.

<制御手段>
上記制御手段7は、表側切替回路10のスイッチの切り替え及び裏側切替回路11のスイッチの切り替えを制御するとともに、測定手段6の電圧印加タイミング及び静電容量の測定タイミングを制御する。上記制御手段7は、測定手段6の一方の測定端子に接続する表側導電部01A〜16Aを順次切り替えるように表側切替回路10を制御し、測定手段6の他方の測定端子に接続する裏側導電部01B〜16Bを順次切り替えるように裏側切替回路11を制御して、検出部C0101から検出部C1616までをあたかも走査するように、各検出部C0101〜C1616の静電容量を測定手段6によって順次測定させる。
<Control means>
The control means 7 controls the switching of the switch of the front side switching circuit 10 and the switching of the switch of the back side switching circuit 11, and controls the voltage application timing and the capacitance measurement timing of the measuring means 6. The control means 7 controls the front side switching circuit 10 so as to sequentially switch the front side conductive parts 01A to 16A connected to one measurement terminal of the measurement means 6, and the back side conductive part connected to the other measurement terminal of the measurement means 6 The back side switching circuit 11 is controlled to sequentially switch 01B to 16B, and the capacitance of each of the detection units C0101 to C1616 is sequentially measured by the measurement unit 6 so as to scan from the detection unit C0101 to the detection unit C1616. .

ここで、制御手段7により、順次各検出部C0101〜C1616の静電容量を測定する動作について以下に説明する。   Here, the operation of sequentially measuring the capacitances of the detection units C0101 to C1616 by the control means 7 will be described below.

図3に、当該静電容量型センサ1の測定動作を説明するための模式図を示す。図3では、測定動作を分かりやすく説明するために、表側導電部03A〜05A及び裏側導電部05B〜07Bの部分のみを模式的に示しており、その他の表側導電部01A、02A、06A〜16A、及び裏側導電部01B〜04B、08B〜16Bの図示を省略している。   In FIG. 3, the schematic diagram for demonstrating the measurement operation | movement of the said capacitance-type sensor 1 is shown. In FIG. 3, only the front side conductive portions 03A to 05A and the back side conductive portions 05B to 07B are schematically shown for easy understanding of the measurement operation, and the other front side conductive portions 01A, 02A, 06A to 16A are shown. The back side conductive parts 01B to 04B and 08B to 16B are not shown.

表側切替回路10は、表側導電部03A〜05Aの接続をグランド端子12及び測定手段6の一方の測定端子のいずれかに切り替えるスイッチ03A2〜05A2を有している。裏側切替回路11は、裏側導電部05B〜07Bの接続をグランド端子12及び測定手段6の他方の測定端子のいずれかに切り替えるスイッチ05B2〜07B2を有している。図3では、制御手段7によって、測定手段6の測定端子が表側導電部04A及び裏側導電部06Bに接続されている状態を示している。このとき、スイッチ04A2は測定手段6の一方の測定端子側に接続され、スイッチ06B2は測定手段6の他方の測定端子側に接続される。一方このとき、残りのスイッチ03A2、05A2、05B2、07B2は、いずれもグランド端子12に接続される。図3では図示していないが、このとき、これら以外の全ての表側導電部01A、02A、06A〜16A、及び裏側導電部01B〜04B、08B〜16Bは、表側導電部03A、05A、裏側導電部05B、07Bと同様にグランド端子12に接続される。   The front side switching circuit 10 includes switches 03A2 to 05A2 that switch the connection of the front side conductive parts 03A to 05A to either the ground terminal 12 or one of the measurement terminals of the measuring means 6. The back side switching circuit 11 has switches 05B2 to 07B2 for switching the connection of the back side conductive parts 05B to 07B to either the ground terminal 12 or the other measurement terminal of the measuring means 6. FIG. 3 shows a state in which the measurement terminal of the measurement unit 6 is connected to the front conductive unit 04A and the back conductive unit 06B by the control unit 7. At this time, the switch 04A2 is connected to one measurement terminal side of the measurement means 6, and the switch 06B2 is connected to the other measurement terminal side of the measurement means 6. Meanwhile, at this time, the remaining switches 03A2, 05A2, 05B2, and 07B2 are all connected to the ground terminal 12. Although not shown in FIG. 3, at this time, all the front side conductive parts 01A, 02A, 06A to 16A and the back side conductive parts 01B to 04B and 08B to 16B are connected to the front side conductive parts 03A and 05A and the back side conductive parts. Similarly to the parts 05B and 07B, it is connected to the ground terminal 12.

図3の接続状態において、測定手段6は、表側導電部04A及び裏側導電部06Bに電圧信号を印加して、表側導電部04Aと裏側導電部06Bとが平面視で交差する領域に形成される検出部C0406の静電容量を測定する。このとき、表側導電部04A及び裏側導電部06B以外の全ての表側導電部及び裏側導電部はグランド端子12に接続されているので、測定手段6は、クロストークによる静電容量が上乗せされていない検出部C0406の静電容量を正確に測定することができる。   In the connection state of FIG. 3, the measuring means 6 applies a voltage signal to the front conductive part 04A and the back conductive part 06B, and is formed in a region where the front conductive part 04A and the back conductive part 06B intersect in plan view. The capacitance of the detection unit C0406 is measured. At this time, since all the front side conductive parts and the back side conductive parts other than the front side conductive part 04A and the back side conductive part 06B are connected to the ground terminal 12, the measurement means 6 does not add capacitance due to crosstalk. It is possible to accurately measure the capacitance of the detection unit C0406.

制御手段7は、256個の全ての検出部C0101〜C1616について、上述した動作を繰り返し行う。すなわち、制御手段7は、測定する対象の検出部に対応する一つの表側導電部及び一つの裏側導電部のみを測定手段6の測定端子に接続させるとともに、残りの表側導電部及び裏側導電部をグランド端子12に接続させるように表側切替回路10及び裏側切替回路11を制御する動作を、全ての検出部C0101〜C1616について順次行う。これにより、全ての検出部C0101〜C1616について、それぞれの静電容量が順次測定手段6によって測定されていく。   The control means 7 repeats the above-described operation for all 256 detection units C0101 to C1616. That is, the control means 7 connects only one front-side conductive part and one back-side conductive part corresponding to the detection part to be measured to the measurement terminal of the measuring means 6, and the remaining front-side conductive part and back-side conductive part are connected. The operation of controlling the front side switching circuit 10 and the back side switching circuit 11 so as to be connected to the ground terminal 12 is sequentially performed for all the detection units C0101 to C1616. As a result, the capacitance of each of the detection units C0101 to C1616 is sequentially measured by the measuring unit 6.

以上では、制御手段7が、測定する対象の検出部に対応する一つの表側導電部及び一つの裏側導電部以外の全ての表側導電部及び裏側導電部をグランド端子12に接続させるように制御する例を説明したが、測定対象外の複数の表側導電部及び裏側導電部のうち一方のみをグランド端子12に接続すれば、測定対象外のもう一方の導電部をグランド端子12に接続しなくても、クロストーク静電容量が低減され、測定手段6が測定対象の検出部の静電容量を高精度に測定することができる。測定対象外の表側導電部をグランド端子12に接続させずに、測定対象外の裏側導電部のみをグランド端子12に接続させて制御する場合の各検出部C0101〜C1616の静電容量の測定動作について、以下に説明する。   In the above, the control means 7 controls so that all the front side conductive parts and the back side conductive parts other than one front side conductive part and one back side conductive part corresponding to the detection part to be measured are connected to the ground terminal 12. Although an example has been described, if only one of the plurality of front side conductive parts and back side conductive parts that are not measured is connected to the ground terminal 12, the other conductive part that is not measured is not connected to the ground terminal 12. However, the crosstalk capacitance is reduced, and the measuring means 6 can measure the capacitance of the detection unit to be measured with high accuracy. Capacitance measurement operation of each of the detection units C0101 to C1616 in the case where the control is performed by connecting only the non-measuring back side conductive part to the ground terminal 12 without connecting the non-measuring front side conducting part to the ground terminal 12. Is described below.

図4に、この場合の当該静電容量型センサ1の測定動作を説明するための模式図を示す。図4の構成は、図3に示す構成とは表側切替回路10のスイッチの構成のみが異なっている。すなわち、図3の表側切替回路10のスイッチ03A2〜05A2が、表側導電部03A〜05Aの接続をグランド端子12及び測定手段6の一方の測定端子のいずれかに切り替えるのに対し、図4の表側切替回路のスイッチ03A3〜05A3は、表側導電部03A〜05Aの接続を測定手段6の一方の測定端子側に接続するか接続しないか(開放するか)のいずれかに切り替える。   FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the measurement operation of the capacitance type sensor 1 in this case. The configuration of FIG. 4 differs from the configuration shown in FIG. 3 only in the configuration of the switch of the front side switching circuit 10. That is, the switches 03A2 to 05A2 of the front side switching circuit 10 in FIG. 3 switch the connection of the front side conductive parts 03A to 05A to either the ground terminal 12 or one of the measurement terminals of the measuring means 6, whereas the front side in FIG. The switches 03A3 to 05A3 of the switching circuit switch the connection of the front side conductive portions 03A to 05A to either one of the measurement terminal side of the measuring means 6 or not (open).

図4では、制御手段7によって、測定手段6の測定端子が表側導電部04A及び裏側導電部06Bに接続されている状態を示している。このとき、スイッチ04A3は測定手段6の一方の測定端子に接続され、スイッチ06B2は測定手段6の他方の測定端子に接続される。一方このとき、裏側切替回路のスイッチ06B2以外の残りのスイッチ05B2、07B2は、いずれもグランド端子12に接続され、表側切替回路のスイッチ04A3以外の残りのスイッチ03A3、05A3は、いずれも開放された状態とされる。図4では図示していないが、このとき、これら以外の全ての裏側導電部01B〜04B、08B〜16Bは、裏側導電部05B、07Bと同様にグランド端子12に接続され、これら以外の全ての表側導電部01A、02A、06A〜16Aは、表側導電部03A、05Aと同様に、測定手段6とは電気的に接続されず開放された状態とされる。   FIG. 4 shows a state in which the measurement terminal of the measurement means 6 is connected to the front side conductive part 04A and the back side conductive part 06B by the control means 7. At this time, the switch 04A3 is connected to one measurement terminal of the measurement means 6, and the switch 06B2 is connected to the other measurement terminal of the measurement means 6. On the other hand, at this time, the remaining switches 05B2 and 07B2 other than the switch 06B2 of the back side switching circuit are all connected to the ground terminal 12, and the remaining switches 03A3 and 05A3 other than the switch 04A3 of the front side switching circuit are both opened. State. Although not shown in FIG. 4, at this time, all the other back side conductive parts 01B to 04B and 08B to 16B are connected to the ground terminal 12 similarly to the back side conductive parts 05B and 07B. The front side conductive parts 01A, 02A, 06A to 16A are in an open state without being electrically connected to the measuring means 6, similarly to the front side conductive parts 03A, 05A.

図4の接続状態において、測定手段6は、表側導電部04A及び裏側導電部06Bに電圧信号を印加して、表側導電部04Aと裏側導電部06Bとが平面視で交差する領域に形成されている検出部C0406の静電容量を測定する。このとき、裏側導電部06B以外の全ての裏側導電部はグランド端子12に接続されているので、クロストークによる静電容量の上乗せが低減されて検出部C0406の静電容量をほぼ正確に測定することができる。   In the connection state of FIG. 4, the measuring means 6 applies a voltage signal to the front side conductive part 04A and the back side conductive part 06B, and is formed in a region where the front side conductive part 04A and the back side conductive part 06B intersect in plan view. The capacitance of the detecting unit C0406 is measured. At this time, since all the back side conductive parts other than the back side conductive part 06B are connected to the ground terminal 12, the addition of the electrostatic capacity due to crosstalk is reduced, and the electrostatic capacity of the detection part C0406 is measured almost accurately. be able to.

制御手段7は、全ての表側導電部及び裏側導電部の組み合わせで上記測定手段6による測定を繰り返させる。すなわち、制御手段7は、256個の全ての検出部C0101〜C1616について、上述した動作を繰り返し行う。具体的には、制御手段7は、測定する対象の検出部に対応する一つの表側導電部及び一つの裏側導電部のみを測定手段6の測定端子に接続させるとともに、残りの裏側導電部をグランド端子12に接続させ、残りの表側導電部を開放状態とさせるように表側切替回路及び裏側切替回路を制御する動作を、全ての検出部C0101〜C1616について順次行う。これにより、全ての検出部C0101〜C1616について、それぞれの静電容量が順次測定手段6によって測定されていく。   The control means 7 repeats the measurement by the measurement means 6 with a combination of all front side conductive parts and back side conductive parts. That is, the control unit 7 repeatedly performs the above-described operation for all 256 detection units C0101 to C1616. Specifically, the control means 7 connects only one front-side conductive part and one back-side conductive part corresponding to the detection part to be measured to the measurement terminal of the measuring means 6, and the remaining back-side conductive parts are grounded. The operation of controlling the front side switching circuit and the back side switching circuit so as to connect to the terminal 12 and open the remaining front side conductive parts is sequentially performed for all the detection units C0101 to C1616. As a result, the capacitance of each of the detection units C0101 to C1616 is sequentially measured by the measuring unit 6.

なお、図4では、制御手段7が、測定する対象の検出部に対応する表側導電部以外の残りの表側導電部を開放状態とし、測定対象外の裏側導電部のみをグランド接続する構成について説明したが、制御手段7が、測定対象外の裏側導電部を開放状態とし、測定対象外の表側導電部のみをグランド接続するように制御しても、同様にクロストークによる静電容量の上乗せが低減されて、測定手段6が各検出部の静電容量を正確に測定することができる。   FIG. 4 illustrates a configuration in which the control means 7 opens the remaining front side conductive parts other than the front side conductive parts corresponding to the detection part to be measured, and grounds only the back side conductive parts not to be measured. However, even if the control means 7 controls the back side conductive portion that is not the measurement target to be in an open state and only the front side conductive portion that is not the measurement target is connected to the ground, the capacitance due to the crosstalk can be similarly added. Thus, the measurement means 6 can accurately measure the capacitance of each detection unit.

〔伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布の計測方法〕
当該伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布の計測方法は、選択された一つの表側導電部及び選択された一つの裏側導電部を測定手段6に接続するとともに、残りの表側導電部及び/又は残りの裏側導電部をグランド接続してその交差領域の検出部の静電容量を測定する工程(測定工程)を有し、全ての表側導電部01A〜16及び裏側導電部01B〜16Bの組み合わせについて順次検出部を切り替えて上記測定工程を繰り返して伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布を計測する。
[Measurement method of stretch deformation strain, stretch deformation distribution or surface pressure distribution]
The measuring method of the stretch deformation strain amount, the stretch deformation strain distribution or the surface pressure distribution is such that one selected front side conductive portion and one selected back side conductive portion are connected to the measuring means 6 and the remaining front side conductive portions. And / or the step of measuring the capacitance of the detection part in the crossing region by connecting the remaining back side conductive parts to the ground (measurement process), and all the front side conductive parts 01A to 16 and the back side conductive parts 01B to 16B The detection unit is sequentially switched with respect to the combination of the above, and the above measurement process is repeated to measure the amount of stretch deformation strain distribution, the stretch deformation strain distribution, or the surface pressure distribution.

以下、当該伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布の計測方法として、上述の当該静電容量型センサを用いた例を説明する。ここでは、測定対象の検出部に対応する一つの表側導電部及び一つの裏側導電部以外の全ての表側導電部及び裏側導電部をグランド接続する例について説明する。   Hereinafter, as an example of a method for measuring the stretch deformation strain amount, the stretch deformation strain distribution, or the surface pressure distribution, an example using the above-described capacitance type sensor will be described. Here, an example in which all front side conductive parts and back side conductive parts other than one front side conductive part and one back side conductive part corresponding to the detection unit to be measured are grounded will be described.

<測定工程>
測定工程では、測定手段6が、選択した一つの表側導電部及び選択した一つの裏側導電部間に電圧信号を印加して、これらの表側導電部及び裏側導電部が平面視で交差する領域に形成される検出部の静電容量を測定する。例えば図3に示す場合には、選択した一つの表側導電部04A及び選択した一つの裏側導電部06Bに測定手段6の測定端子が接続され、測定手段6は、これらの導電部間に電圧信号を印加することにより、これらの導電部間(検出部C0406)の静電容量を測定する。
<Measurement process>
In the measuring step, the measuring means 6 applies a voltage signal between the selected one front-side conductive part and the selected one back-side conductive part, and in a region where these front-side conductive part and back-side conductive part intersect in plan view. The capacitance of the formed detection unit is measured. For example, in the case shown in FIG. 3, the measuring terminal of the measuring means 6 is connected to one selected front-side conductive part 04A and one selected back-side conductive part 06B, and the measuring means 6 receives a voltage signal between these conductive parts. Is applied to measure the capacitance between these conductive parts (detection part C0406).

当該伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布の計測方法では、全ての表側導電部及び裏側導電部の組み合わせで上記測定工程を繰り返し行う。具体的には、図3の場合、制御手段7が、選択した一つの表側導電部及び選択した一つの裏側導電部のみが測定手段6の測定端子に接続され、残りの表側導電部及び裏側導電部がグランド端子12に接続される状態となるように、表側切替回路10のスイッチ及び裏側切替回路11のスイッチを制御して、選択する表側導電部及び裏側導電部を順次切り替えていく。そして、順次選択される一つの表側導電部及び一つの裏側導電部間の静電容量が、測定手段6によって順次測定されていく。   In the measurement method of the amount of stretch deformation strain, the strain deformation distribution or the surface pressure distribution, the measurement process is repeated for all combinations of the front side conductive parts and the back side conductive parts. Specifically, in the case of FIG. 3, the control means 7 connects only one selected front side conductive part and one selected back side conductive part to the measurement terminal of the measurement means 6, and the remaining front side conductive part and back side conductive part. The switch of the front side switching circuit 10 and the switch of the back side switching circuit 11 are controlled so that the part is connected to the ground terminal 12, and the selected front side conductive part and back side conductive part are sequentially switched. Then, the capacitance between one front side conductive portion and one back side conductive portion that are sequentially selected is sequentially measured by the measuring means 6.

例えば制御手段7が、まず選択する一つの表側導電部として表側導電部01Aを測定手段6の一方の測定端子に接続させた状態で、測定手段6の他方の測定端子に接続させる裏側導電部を、01B、02B、・・、16Bと順次切り替えていき、次に選択する一つの表側導電部として表側導電部02Aに切り替えて測定手段6の一方の測定端子に接続させた状態とし、測定手段6の他方の測定端子に接続させる裏側導電部を、01B、02B、・・、16Bと順次切り替えていくように制御する。同様に、制御手段7が、選択する一つの表側導電部を表側導電部03A〜16Aと順次切り替えながら、表側導電部03A〜16Aを測定手段6の一方の測定端子に接続させたそれぞれの状態で、測定手段6の他方の測定端子に接続させる裏側導電部を、01B、02B、・・・、16Bと順次切り替えていくように制御する。制御手段7がこのように制御することで、マトリクス状に配置された検出部をあたかも走査するように、全ての検出部C0101、C0102、・・・、C1616の静電容量が順次測定されていく。なお、上記制御手段7による制御方法は一例であって、表側導電部及び裏側導電部の選択順をどのようにしてもよいし、また選択されない表側導電部又は裏側導電部があってもよい。   For example, the control unit 7 first selects the back side conductive part to be connected to the other measurement terminal of the measurement unit 6 in a state where the front side conductive part 01A is connected to one measurement terminal of the measurement unit 6 as one front side conductive part to be selected. , 01B, 02B,..., 16B, sequentially switched to the front-side conductive portion 02A as one front-side conductive portion to be selected, and connected to one measurement terminal of the measuring means 6; Control is performed so that the back side conductive portion connected to the other measurement terminal is sequentially switched to 01B, 02B,..., 16B. Similarly, in the respective states where the control means 7 is connected to one measurement terminal of the measuring means 6 while sequentially switching one front side conductive part to be selected with the front side conductive parts 03A to 16A. The back side conductive part connected to the other measurement terminal of the measuring means 6 is controlled so as to be sequentially switched to 01B, 02B,..., 16B. By controlling the control means 7 in this way, the capacitances of all the detection units C0101, C0102,..., C1616 are sequentially measured so as to scan the detection units arranged in a matrix. . The control method by the control means 7 is an example, and the selection order of the front-side conductive portion and the back-side conductive portion may be any way, or there may be a front-side conductive portion or a back-side conductive portion that is not selected.

〔センサシートの製造方法〕
当該静電容量型センサ1に用いるセンサシート2は、種々の方法によって製造可能であるが、その一例を以下に示す。センサシート2は、例えば誘電層及び保護層を形成する工程(誘電層形成工程)と、電極層を形成する塗布液を調製する工程(電極層形成用塗布液調製工程)と、誘電層及び保護層を積層しながら電極層を形成する工程(積層工程)とにより製造することができる。
[Method for manufacturing sensor sheet]
The sensor sheet 2 used for the capacitance type sensor 1 can be manufactured by various methods, an example of which is shown below. The sensor sheet 2 includes, for example, a step of forming a dielectric layer and a protective layer (dielectric layer forming step), a step of preparing a coating liquid for forming an electrode layer (electrode layer forming coating liquid preparing step), a dielectric layer and a protective layer It can be manufactured by a step (lamination step) of forming an electrode layer while laminating the layers.

<誘電層形成工程>
誘電層形成工程では、誘電層3、表側保護層8及び裏側保護層9をそれぞれ別々に形成する。上記誘電層3、表側保護層8及び裏側保護層9は、いずれもエラストマーを含有する原料組成物をシート状に成形することにより形成することができる。
<Dielectric layer formation process>
In the dielectric layer forming step, the dielectric layer 3, the front side protective layer 8, and the back side protective layer 9 are formed separately. The dielectric layer 3, the front side protective layer 8, and the back side protective layer 9 can all be formed by molding a raw material composition containing an elastomer into a sheet shape.

まず、エラストマー(又はその原料)に、必要に応じて、架橋剤、可塑剤、鎖延長剤、加硫促進剤、触媒、老化防止剤、酸化防止剤、着色剤、誘電フィラー等の添加剤を配合した原料組成物を調製する。   First, additives such as a crosslinking agent, a plasticizer, a chain extender, a vulcanization accelerator, a catalyst, an anti-aging agent, an antioxidant, a colorant, and a dielectric filler are added to the elastomer (or its raw material) as necessary. A blended raw material composition is prepared.

上記原料組成物の調製方法、及びシート状物の成形方法は特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。具体的には、エラストマーがウレタンゴムである場合には、例えばポリオール成分、可塑剤及び酸化防止剤を計量し、加熱、減圧下において一定時間撹拌混合し、混合液を調製する。次に、その混合液を計量し、温度を調整した後、触媒を添加しアジター等で撹拌する。その後、所定量のイソシアネート成分を添加し、アジター等で撹拌後、即座に混合液を図5に示す成膜装置に注入し、保護フィルムでサンドイッチ状にして搬送しつつ架橋硬化させ、保護フィルム付きの所定厚みのロール巻シートを得る。その後、必要に応じてさらに炉で一定時間架橋反応(後架橋)させることで、誘電層3、表側保護層8及び裏側保護層9のいずれかとなるシート状物が作製される。   The method for preparing the raw material composition and the method for forming the sheet material are not particularly limited, and conventionally known methods can be used. Specifically, when the elastomer is urethane rubber, for example, a polyol component, a plasticizer, and an antioxidant are weighed and stirred and mixed for a certain time under heating and reduced pressure to prepare a mixed solution. Next, after measuring the mixed liquid and adjusting the temperature, the catalyst is added and stirred with an agitator or the like. Then, a predetermined amount of isocyanate component is added, and after stirring with an agitator or the like, the mixed solution is immediately poured into the film forming apparatus shown in FIG. A roll-wrapped sheet having a predetermined thickness is obtained. Then, if necessary, a sheet-like material that becomes any one of the dielectric layer 3, the front side protective layer 8, and the back side protective layer 9 is produced by performing a crosslinking reaction (post-crosslinking) for a certain period of time in a furnace.

なお、上記誘電層形成工程で使用した図5に示す成膜装置では、原料組成物14を、離間して配置された一対のロール13、13′から連続的に送り出されるポリエチレンテレフタレート(PET)製の保護フィルム17の間隙に流し込む。そして、その間隙に原料組成物14を保持した状態で硬化反応(架橋反応)を進行させつつ、加熱装置15内に導入する。加熱装置15内で、原料組成物14を一対の保護フィルム17間で保持した状態で熱硬化させることにより、シート状の誘電層16を成形する。   In the film forming apparatus shown in FIG. 5 used in the dielectric layer forming step, the raw material composition 14 is made of polyethylene terephthalate (PET) continuously fed from a pair of rolls 13 and 13 ′ arranged apart from each other. Pour into the gap of the protective film 17. And it introduce | transduces in the heating apparatus 15, advancing hardening reaction (crosslinking reaction) in the state which hold | maintained the raw material composition 14 in the clearance gap. In the heating device 15, the raw material composition 14 is thermally cured while being held between the pair of protective films 17, thereby forming the sheet-like dielectric layer 16.

また、上記シート状物は、原料組成物を調製した後、各種コーティング装置、バーコート、ドクターブレードなどの汎用の成膜装置や成膜方法を用いて形成してもよい。また、エラストマーがウレタンゴム以外の組成物である場合、その組成物に適した架橋剤等の添加物を加え、適した成形方法を用いればよい。   Moreover, after preparing a raw material composition, you may form the said sheet-like material using general-purpose film-forming apparatuses and film-forming methods, such as various coating apparatuses, a bar coat, and a doctor blade. When the elastomer is a composition other than urethane rubber, an additive such as a crosslinking agent suitable for the composition may be added and a suitable molding method may be used.

<電極層形成用塗布液調製工程>
電極層形成用塗布液調製工程では、カーボンナノチューブ等の導電材料及び分散媒等を含む電極層形成用塗布液を調製する。
<Coating solution preparation process for electrode layer formation>
In the electrode layer forming coating solution preparation step, an electrode layer forming coating solution containing a conductive material such as carbon nanotubes and a dispersion medium is prepared.

具体的には、まず、導電材料をトルエン等の分散媒に添加する。このとき、必要に応じて、バインダー成分(又はその原料)、分散剤、その他各種添加剤等を添加してもよい。次に、導電材料を含む各成分を湿式分散機を用いて分散媒中に分散(又は溶解)させることにより電極層形成用塗布液を調製する。ここでは、例えば超音波分散機、ジェットミル、ビーズミル、スターラーなど既存の分散機を用いて分散させればよい。   Specifically, first, the conductive material is added to a dispersion medium such as toluene. At this time, you may add a binder component (or its raw material), a dispersing agent, other various additives, etc. as needed. Next, a coating liquid for forming an electrode layer is prepared by dispersing (or dissolving) each component including a conductive material in a dispersion medium using a wet disperser. Here, for example, an existing disperser such as an ultrasonic disperser, a jet mill, a bead mill, or a stirrer may be used for dispersion.

上記電極層形成用塗布液調製工程において、上記分散媒は、トルエンに限定されるわけではなく、これ以外にも、例えばメチルイソブチルケトン(MIBK)、アルコ−ル類、水等が挙げられる。これらの分散媒は、単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。   In the electrode layer forming coating solution preparation step, the dispersion medium is not limited to toluene, and other examples include methyl isobutyl ketone (MIBK), alcohols, and water. These dispersion media may be used alone or in combination of two or more.

上記導電材料がカーボンナノチューブの場合、上記電極層形成用塗布液におけるカーボンナノチューブの濃度の下限としては0.01質量%が好ましく、カーボンナノチューブの濃度の上限としては10質量%が好ましい。上記カーボンナノチューブの濃度が上記下限未満であると、カーボンナノチューブの濃度が薄すぎて繰返し塗布する必要が生じるおそれがある。一方、カーボンナノチューブの濃度が上記上限を超えると、塗布液の粘度が高くなりすぎ、また再凝集によりカーボンナノチューブの分散性が低下し、均一な電極層を形成することが困難となるおそれがある。   When the conductive material is carbon nanotube, the lower limit of the carbon nanotube concentration in the electrode layer forming coating solution is preferably 0.01% by mass, and the upper limit of the carbon nanotube concentration is preferably 10% by mass. If the concentration of the carbon nanotubes is less than the lower limit, the concentration of the carbon nanotubes may be too thin, and it may be necessary to repeatedly apply the carbon nanotubes. On the other hand, if the concentration of the carbon nanotubes exceeds the above upper limit, the viscosity of the coating solution becomes too high, and the dispersibility of the carbon nanotubes may decrease due to reaggregation, which may make it difficult to form a uniform electrode layer. .

上記カーボンナノチューブとして、単層カーボンナノチューブと多層カーボンナノチューブとの混合物を使用する場合には、(a)単層カーボンナノチューブと多層カーボンナノチューブとを別々の分散媒に添加し、湿式分散機を用いてそれぞれの分散媒中に分散(又は溶解)させた後、単層カーボンナノチューブの分散液と多層カーボンナノチューブの分散液とを混合して電極層形成用塗布液としても良い。また、(b)単層カーボンナノチューブと多層カーボンナノチューブとを1つの分散媒に同時に添加し、湿式分散機を用いて分散媒中に分散(又は溶解)させて電極層形成用塗布液としても良い。   When using a mixture of single-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes as the carbon nanotubes, (a) adding single-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes to separate dispersion media, and using a wet disperser After dispersing (or dissolving) in each dispersion medium, a single-walled carbon nanotube dispersion and a multi-walled carbon nanotube dispersion may be mixed to form an electrode layer forming coating solution. Alternatively, (b) a single-walled carbon nanotube and a multi-walled carbon nanotube may be simultaneously added to one dispersion medium, and dispersed (or dissolved) in the dispersion medium using a wet disperser to form an electrode layer forming coating solution. .

<積層工程>
積層工程では、上記誘電層形成工程で形成した誘電層3、表側保護層8及び裏側保護層9を所定の順序で積層しつつ、上記電極層形成用塗布液調製工程で調製した電極層形成用塗布液を、所定のタイミングで塗布し、乾燥させることにより、表側帯状電極層4及び裏側電極層5の形成を行う。
<Lamination process>
In the laminating step, the dielectric layer 3, the front side protective layer 8 and the back side protective layer 9 formed in the dielectric layer forming step are laminated in a predetermined order, and the electrode layer forming electrode prepared in the electrode layer forming coating liquid preparing step is laminated. The front side strip electrode layer 4 and the back side electrode layer 5 are formed by applying the coating liquid at a predetermined timing and drying it.

具体的には、例えば上記誘電層形成工程で形成した裏側保護層9の表面の所定の位置に所定の形状(ストライプ状)で上記電極層形成用塗布液を塗布して乾燥させ、ストライプ状に配設された複数の裏側導電部からなる裏側電極層5を形成する。上記ストライプ状の裏側導電部は、例えば幅は1mm〜20mm程度、長さは50mm〜500mm程度であり、1mm〜5mm程度の間隔で離間して、互いに略平行となるように形成する。このとき、必要に応じて、裏側保護層9表面の裏側導電部を形成しない位置をマスキングしてから上記電極層形成用塗布液を塗布してもよい。上記電極層形成用塗布液の乾燥条件は特に限定されず、分散媒の種類等に応じて適宜選択すればよい。   Specifically, for example, the electrode layer forming coating solution is applied in a predetermined shape (stripe shape) to a predetermined position on the surface of the back side protective layer 9 formed in the dielectric layer forming step, and dried to form a stripe shape. A back-side electrode layer 5 composed of a plurality of back-side conductive portions arranged is formed. The stripe-shaped back side conductive portions are, for example, about 1 mm to 20 mm in width and about 50 mm to 500 mm in length, and are formed to be substantially parallel to each other with an interval of about 1 mm to 5 mm. At this time, if necessary, the electrode layer forming coating solution may be applied after masking a position where the back side conductive portion on the surface of the back side protective layer 9 is not formed. The drying conditions for the electrode layer forming coating solution are not particularly limited, and may be appropriately selected according to the type of the dispersion medium.

次に、裏側電極層5を形成した裏側保護層9上に、金属製のハンドローラ等を用いて上記誘電層形成工程で形成した誘電層3をラミネートし、裏側保護層9と誘電層3との間で裏側電極層5を挟むように誘電層3を積層する。   Next, the dielectric layer 3 formed in the dielectric layer forming step is laminated on the back side protective layer 9 on which the back side electrode layer 5 is formed using a metal hand roller or the like, and the back side protective layer 9 and the dielectric layer 3 The dielectric layer 3 is laminated so that the back electrode layer 5 is sandwiched therebetween.

次に、上記誘電層3の表側の表面の所定の位置に所定の形状(ストライプ状)で上記電極層形成用塗布液を塗布して乾燥させ、ストライプ状に配設された複数の表側導電部からなる表側電極層4を形成する。ここで、表側電極層4を形成する方法としては、上記の裏側電極層5を形成した方法と同様の方法を採用することができる。   Next, a plurality of front side conductive portions arranged in a stripe shape by applying and drying the electrode layer forming coating liquid in a predetermined shape (stripe shape) at a predetermined position on the front side surface of the dielectric layer 3 A front electrode layer 4 made of is formed. Here, as a method of forming the front electrode layer 4, a method similar to the method of forming the back electrode layer 5 can be employed.

そして最後に、上記表側電極層4を形成した誘電層3上に、金属製のハンドローラ等を用いて上記誘電層形成工程で形成した表側保護層8をラミネートし、表側保護層8と誘電層3との間で表側電極層4を挟むように表側保護層8を積層する。   Finally, the front protective layer 8 formed in the dielectric layer forming step is laminated on the dielectric layer 3 on which the front electrode layer 4 is formed using a metal hand roller or the like, and the front protective layer 8 and the dielectric layer are laminated. The front side protective layer 8 is laminated so that the front side electrode layer 4 is sandwiched between the front side electrode layer 4 and the front side electrode layer 4.

上記工程を経ることにより、図1及び図2に示した構成の静電容量型センサシート2を製造することができる。ここで説明したセンサシート2の製造方法は、図2に模式断面図で示したセンサシート2の各構成部材を下から順に積層する方法である。   Through the above steps, the capacitive sensor sheet 2 having the configuration shown in FIGS. 1 and 2 can be manufactured. The manufacturing method of the sensor sheet 2 described here is a method in which the constituent members of the sensor sheet 2 shown in the schematic sectional view of FIG.

なお、上述したセンサシートの製造方法において、表側電極層4又は裏側電極層5を形成する前に、これらと表側保護層8又は裏側保護層9との密着性を高めるべく、表側保護層8又は裏側保護層9の表面に前処理を施してもよい。同様に、表側電極層4又は裏側電極層5を形成する前に、これらと誘電層3との密着性を高めるべく、誘電層3の表面又は裏面に前処理を施してもよい。しかし、導電材料としてカーボンナノチューブを含有する電極層形成用塗布液を使用する場合、カーボンナノチューブは誘電層等のシート状物と極めて優れた密着性を有しているため、このような前処理を施すことなく充分な密着性を確保することができる。なお、カーボンナノチューブを含有することにより発揮される優れた密着性は、ファンデルワールス力によるものと考えられる。   In addition, in the manufacturing method of the sensor sheet mentioned above, before forming the front side electrode layer 4 or the back side electrode layer 5, in order to improve the adhesiveness of these with the front side protective layer 8 or the back side protective layer 9, The surface of the back side protective layer 9 may be pretreated. Similarly, before forming the front-side electrode layer 4 or the back-side electrode layer 5, a pretreatment may be performed on the front surface or the back surface of the dielectric layer 3 in order to improve the adhesion between them and the dielectric layer 3. However, when using a coating solution for forming an electrode layer containing carbon nanotubes as a conductive material, carbon nanotubes have extremely good adhesion to sheet-like materials such as dielectric layers. Sufficient adhesion can be secured without application. In addition, it is thought that the outstanding adhesiveness exhibited by containing a carbon nanotube is based on van der Waals force.

また、上述したセンサシートの製造方法において、誘電層又は保護層をラミネートする場合、予め被ラミネート層の表面にプライマー溶液を塗布しておいてもよい。上記プライマー溶液としては、例えば上記誘電層形成工程で調製した原料組成物のトルエン希釈液等が挙げられる。   Further, in the above method for producing a sensor sheet, when a dielectric layer or a protective layer is laminated, a primer solution may be applied in advance to the surface of the layer to be laminated. Examples of the primer solution include a toluene diluted solution of the raw material composition prepared in the dielectric layer forming step.

また、上記センサシート2は、例えば次の方法等によっても製造することができる。上記誘電層形成工程により誘電層及び保護層をそれぞれ形成した後、誘電層3の両面にそれぞれ表側電極層4及び裏側電極層5を形成する。そして、表側電極層4及び裏側電極層5を形成したさらに外側に表側保護層8及び裏側保護層9を積層することによりセンサシート2を製造してもよい。   The sensor sheet 2 can also be manufactured by, for example, the following method. After the dielectric layer and the protective layer are formed by the dielectric layer forming step, the front electrode layer 4 and the back electrode layer 5 are formed on both surfaces of the dielectric layer 3, respectively. And you may manufacture the sensor sheet 2 by laminating | stacking the front side protective layer 8 and the back side protective layer 9 in the further outer side which formed the front side electrode layer 4 and the back side electrode layer 5. FIG.

また、例えば上記誘電層形成工程により誘電層及び保護層をそれぞれ形成した後、表側保護層8の表面に表側電極層4を形成し、裏側保護層9の表面に裏側電極層5を形成した後、表側保護層8、誘電層3及び裏側保護層9を所定の順で積層することによりセンサシート2を製造してもよい。すなわち、上記センサシート2は、各電極層をその電極層と接する誘電層及び各保護層のいずれかに予め形成した後、各層を所定の順で積層して製造してもよい。   Further, for example, after forming the dielectric layer and the protective layer by the dielectric layer forming step, after forming the front side electrode layer 4 on the surface of the front side protective layer 8 and forming the back side electrode layer 5 on the surface of the back side protective layer 9 The sensor sheet 2 may be manufactured by laminating the front side protective layer 8, the dielectric layer 3, and the back side protective layer 9 in a predetermined order. That is, the sensor sheet 2 may be manufactured by previously forming each electrode layer on either the dielectric layer in contact with the electrode layer or each protective layer, and then laminating the layers in a predetermined order.

また、上述のように予め形成しておいたシート状物を所定の順序でラミネートしていく方法に代えて、シート状物の原料組成物を各種コーティング装置、バーコート、ドクターブレードなどの汎用の成膜装置や成膜方法を用いて順次積層していく方法でセンサシート2を製造してもよい。   In addition, instead of the method of laminating the sheet-like material formed in advance as described above in a predetermined order, the raw material composition of the sheet-like material can be used for various purposes such as various coating apparatuses, bar coats, doctor blades, etc. The sensor sheet 2 may be manufactured by a method of sequentially stacking using a film forming apparatus or a film forming method.

〔利点〕
当該静電容量型センサ1、及び伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布の計測方法は、静電容量を測定する際に、検出対象である選択された一つの表側導電部及び一つの裏側導電部の交差領域に形成される検出部の静電容量を測定する際に、その選択された一つの表側導電部以外の全ての表側導電部、及びその選択された一つの裏側導電部以外の全ての裏側導電部の少なくともいずれかをグランド端子12に接続するので、検出対象である検出部にクロストークによる静電容量が上乗せされず、その検出部の静電容量を高精度に測定することができる。当該静電容量型センサ1、及び伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布の計測方法は、全ての検出部の静電容量値を高精度に測定することができるので、伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布、面圧分布等を高精度に計測することができる。
〔advantage〕
The capacitance type sensor 1 and the method for measuring the amount of stretch deformation strain, the stretch deformation strain distribution or the surface pressure distribution include a selected one front-side conductive part to be detected and one when measuring the capacitance. When measuring the capacitance of the detection unit formed in the intersection region of the two back side conductive parts, all the front side conductive parts other than the selected one front side conductive part, and the selected one back side conductive part Since at least one of all the back side conductive parts other than is connected to the ground terminal 12, the capacitance due to the crosstalk is not added to the detection part to be detected, and the capacitance of the detection part is measured with high accuracy. can do. Since the capacitance type sensor 1 and the method for measuring the amount of stretch deformation strain, the stretch deformation strain distribution or the surface pressure distribution can measure the capacitance values of all the detection units with high accuracy, the stretch deformation strain The amount, stretch deformation strain distribution, surface pressure distribution and the like can be measured with high accuracy.

また、当該静電容量型センサ1、及び伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布の計測方法は、クロストークによる静電容量を除去できるので、表側導電部又は裏側導電部の本数を増加させても高精度に静電容量を測定することができ、大型で高精度の静電容量型センサを実現できる。また、表側導電部同士の間隔又は裏側導電部同士の間隔を小さくしても高精度に静電容量を測定することができるので、より精細に伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布、面圧分布等を計測できる静電容量型センサを実現できる。   In addition, since the capacitance type sensor 1 and the method of measuring the amount of expansion / contraction deformation strain, the expansion / contraction deformation strain or the surface pressure distribution can remove the capacitance due to crosstalk, the number of front side conductive portions or back side conductive portions can be reduced. Even if it is increased, the capacitance can be measured with high accuracy, and a large-size and high-accuracy capacitive sensor can be realized. In addition, since the capacitance can be measured with high accuracy even if the distance between the front conductive parts or the distance between the back conductive parts is reduced, the amount of stretch deformation strain distribution, stretch deformation strain distribution, and surface pressure distribution can be more precisely It is possible to realize a capacitive sensor that can measure the above.

また、当該静電容量型センサ1は、センサシート2の表側及び裏側のいずれの面に荷重が加えられても静電容量を高精度に測定することができる。従って当該静電容量型センサ1は、センサシート2の表面及び裏面のいずれを利用面としても使用することができる。   In addition, the capacitance type sensor 1 can measure the capacitance with high accuracy even when a load is applied to either the front side or the back side of the sensor sheet 2. Therefore, the capacitance type sensor 1 can use either the front surface or the back surface of the sensor sheet 2 as a utilization surface.

[他の実施形態]
なお、本発明は上記実施態様の他、種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
[Other Embodiments]
The present invention can be carried out in various modified and improved forms in addition to the above embodiment.

つまり、上記実施形態における表側導電部01A〜16A及び裏側導電部01B〜16Bの配置数を16個としているが、この配置数は特に限定されない。   That is, the number of arrangement of the front side conductive parts 01A to 16A and the back side conductive parts 01B to 16B in the above embodiment is set to 16, but the arrangement number is not particularly limited.

また、上記実施形態では、表側導電部及び裏側導電部と測定手段6及びグランド端子12との接続を切り替える表側切替回路10及び裏側切替回路11をセンサシート2が備える構成としたが、表側切替回路10及び裏側切替回路11をセンサシート2に設けるのではなく、表側導電部及び裏側導電部と測定手段6及びグランド端子12との接続を切り替える機能を有する回路をセンサシート2とは別途設ける構成としてもよい。また、上記実施形態では、センサシート2が表側導電部及び裏側導電部に加え表側配線及び裏側配線を備えているが、表側導電部及び裏側導電部が測定手段6に接続できれば、これらの配線は省略できる。   In the above embodiment, the sensor sheet 2 includes the front side switching circuit 10 and the back side switching circuit 11 that switch the connection between the front side conductive part and the back side conductive part, and the measuring unit 6 and the ground terminal 12. 10 and the back side switching circuit 11 are not provided in the sensor sheet 2, but a circuit having a function of switching the connection between the front side conductive part and the back side conductive part and the measuring means 6 and the ground terminal 12 is provided separately from the sensor sheet 2. Also good. Moreover, in the said embodiment, although the sensor sheet 2 is provided with the front side wiring and the back side wiring in addition to the front side conductive part and the back side conductive part, if the front side conductive part and the back side conductive part can be connected to the measuring means 6, these wirings are Can be omitted.

また、図6に示すように、測定手段6が、電位が測定手段6のグランドレベルであるグランド端子を有し、制御手段により、選択された一つの表側導電部04A及び選択された一つの裏側導電部06Bを一定の電圧が印加されるように測定手段6の測定端子に接続するとともに、残りの表側導電部03A、05A及び/又は裏側導電部05B、07Bを測定手段6のグランド端子に接続する構成としてもよい。このように各導電部を接続することでも、測定対象外の表側導電部03A、05A及び/又は裏側導電部05B、07Bの電位を測定手段6のグランドレベルと等しくし、測定対象の検出部C0406へのクロストークによる静電容量の上乗せを低減できるため、測定手段6により検出部C0406の静電容量を高精度に測定できる。なお、測定対象外の導電部の電位が測定手段6のグランドレベルと等しくなれば上記効果が奏されるため、図6に示す構成の場合、測定手段6は接地されていなくてもよい。   Further, as shown in FIG. 6, the measuring means 6 has a ground terminal whose potential is the ground level of the measuring means 6, and the control means selects one front conductive portion 04A and one selected back side. The conductive part 06B is connected to the measurement terminal of the measuring means 6 so that a constant voltage is applied, and the remaining front conductive parts 03A and 05A and / or the back conductive parts 05B and 07B are connected to the ground terminal of the measuring means 6 It is good also as composition to do. By connecting the conductive parts in this way, the potential of the front conductive parts 03A, 05A and / or the back conductive parts 05B, 07B that are not to be measured is made equal to the ground level of the measuring means 6, and the detection part C0406 to be measured. Since the addition of the capacitance due to the crosstalk to can be reduced, the measurement unit 6 can measure the capacitance of the detection unit C0406 with high accuracy. In addition, since the said effect is show | played if the electric potential of the electroconductive part which is not a measurement object becomes equal to the ground level of the measurement means 6, in the structure shown in FIG. 6, the measurement means 6 does not need to be earth | grounded.

また、上記実施形態では、誘電層3の表面側及び裏面側に表側保護層8及び裏側保護層9が積層される構成について説明したが、表側保護層8及び裏側保護層9が省略された構成としてもよい。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the structure by which the front side protective layer 8 and the back side protective layer 9 were laminated | stacked on the surface side and back surface side of the dielectric layer 3, the structure by which the front side protective layer 8 and the back side protective layer 9 were abbreviate | omitted. It is good.

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

<誘電層の作製>
水添水酸基末端液状ポリオレフィンポリオール(出光興産株式会社のエポール)100質量部、アルキル置換ジフェニルエーテルを主成分とした高温用潤滑油(株式会社MORESCOのモレスコハイルーブ「LB−100」)100質量部を計量し、自転公転ミキサー(株式会社シンキー製)を用いて2000rpmで3分間撹拌混合した。次に、得られた混合物に触媒(Momentive社のFomrez catalyst「UL−28」)0.07質量部を添加し、自転公転ミキサーで1.5分撹拌した。その後、イソホロンジイソシアネート(住化バイエルウレタン株式会社のデスモジュールI)11質量部を添加し、自転公転ミキサーで3分間撹拌し、1.5分間脱泡した後、図5に示した成膜装置に注入し、保護フィルムでサンドイッチ状にして搬送しつつ、炉内温度110℃、炉内時間30分間の条件で架橋硬化させ、保護フィルム付きの所定厚みのロール巻シートを得た。その後、80℃に調節した炉で12時間架橋反応させて、オレフィン系ウレタンゴムを含むエラストマー組成物からなる層厚50μmの誘電層を作製した。
<Production of dielectric layer>
100 parts by mass of hydrogenated hydroxyl-terminated liquid polyolefin polyol (Epoll from Idemitsu Kosan Co., Ltd.), 100 parts by mass of lubricating oil for high temperature (moresco high lube “LB-100” from MORESCO Co., Ltd.) mainly composed of alkyl-substituted diphenyl ether The mixture was weighed and stirred and mixed at 2000 rpm for 3 minutes using a rotation and revolution mixer (manufactured by Shinky Co., Ltd.). Next, 0.07 part by mass of a catalyst (Fomrez catalyst “UL-28” manufactured by Momentive) was added to the obtained mixture, and the mixture was stirred for 1.5 minutes with a rotation and revolution mixer. Thereafter, 11 parts by mass of isophorone diisocyanate (Desmodule I, Sumika Bayer Urethane Co., Ltd.) was added, stirred for 3 minutes with a rotating / revolving mixer, defoamed for 1.5 minutes, and then added to the film forming apparatus shown in FIG. While being injected and transported in a sandwich form with a protective film, it was cross-linked and cured under conditions of a furnace temperature of 110 ° C. and a furnace time of 30 minutes to obtain a roll-wound sheet with a predetermined thickness with a protective film. Thereafter, a crosslinking reaction was carried out in an oven adjusted to 80 ° C. for 12 hours to produce a dielectric layer having a layer thickness of 50 μm made of an elastomer composition containing an olefinic urethane rubber.

上記作製した誘電層について、破断時伸び(%)、体積抵抗率(Ωcm)及び比誘電率を測定したところ、破断時伸び(%)は218%、比誘電率は2.85であった。ここで、破断時伸びは、JIS−K6251に準拠して測定した。比誘電率は、20mmΦの電極でシート状の測定試料(誘電層)を挟み、LCRハイテスタで静電容量を測定し、電極面積と測定試料の厚さから算出した。   The dielectric layer produced was measured for elongation at break (%), volume resistivity (Ωcm), and relative dielectric constant. As a result, the elongation at break (%) was 218% and the relative dielectric constant was 2.85. Here, the elongation at break was measured according to JIS-K6251. The relative dielectric constant was calculated from the electrode area and the thickness of the measurement sample by sandwiching a sheet-shaped measurement sample (dielectric layer) with an electrode having a diameter of 20 mm and measuring the capacitance with an LCR high tester.

<電極材料の作製>
(1)単層カーボンナノチューブ分散液
カーボンナノチューブとして、スーパーグロースCNT(以下、「SGCNT」とも表記する)(単層カーボンナノチューブ、平均繊維径約3nm、成長長さ500μm〜700μm、アスペクト比約100,000、炭素純度99.9%、産業技術総合研究所提供)50mgをメチルイソブチルケトン24.95gに添加し、ジェットミル(株式会社常光のナノジェットパル「JN10−SP003」)を用いて湿式分散処理を施し、さらにメチルイソブチルケトン25gを添加し、濃度0.1質量%の単層カーボンナノチューブ分散液を得た。なお、カーボンナノチューブの成長長さとは、カーボンナノチューブを作製する際に成長基板上で成長したフォレストの高さをいい、実質的にカーボンナノチューブの平均繊維長に相当する。
<Production of electrode material>
(1) Single-walled carbon nanotube dispersion liquid As carbon nanotubes, super-growth CNT (hereinafter also referred to as “SGCNT”) (single-walled carbon nanotubes, average fiber diameter of about 3 nm, growth length of 500 μm to 700 μm, aspect ratio of about 100, 000, carbon purity 99.9%, provided by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), 50 mg is added to 24.95 g of methyl isobutyl ketone, and wet-dispersed using a jet mill (Nanojet Pal "JN10-SP003" from Joko Inc.) And 25 g of methyl isobutyl ketone was further added to obtain a single-walled carbon nanotube dispersion liquid having a concentration of 0.1% by mass. The growth length of the carbon nanotube refers to the height of the forest grown on the growth substrate when producing the carbon nanotube, and substantially corresponds to the average fiber length of the carbon nanotube.

(2)多層カーボンナノチューブ分散液
多層カーボンナノチューブとして、ナノシル社の「NC7000」(平均繊維径9.5nm、平均繊維長1.5μm、アスペクト比158、炭素純度90%)50mgをメチルイソブチルケトン24.95gに添加し、ジェットミル(株式会社常光のナノジェットパル「JN10−SP003」)を用いて湿式分散処理を施し、さらにメチルイソブチルケトン25gを添加し、濃度0.1質量%の多層カーボンナノチューブ分散液を得た。
(2) Multi-walled carbon nanotube dispersion As a multi-walled carbon nanotube, 50 mg of “NC7000” (average fiber diameter 9.5 nm, average fiber length 1.5 μm, aspect ratio 158, carbon purity 90%) manufactured by Nanosil Co., Ltd. Add to 95 g, apply wet dispersion using jet mill (Nanojet Pal "JN10-SP003" from Joko, Inc.), add 25 g of methyl isobutyl ketone, and disperse multi-walled carbon nanotubes with a concentration of 0.1% by mass A liquid was obtained.

(3)カーボンナノチューブ混合分散液
上記単層カーボンナノチューブ分散液と上記多層カーボンナノチューブ分散液とを30:70(質量比)で混合し、単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブの混合物からなるカーボンナノチューブ塗布液(電極層形成用塗布液)を得た。
(3) Carbon nanotube mixed dispersion The above-mentioned single-walled carbon nanotube dispersion and the above-mentioned multi-walled carbon nanotube dispersion are mixed at 30:70 (mass ratio), and a carbon nanotube coating comprising a mixture of single-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes is applied. A liquid (coating liquid for forming an electrode layer) was obtained.

<保護層の作製>
上述した誘電層の作製と同様の方法を用いて、オレフィン系ウレタンゴムを含むエラストマー組成物からなる層厚50μmの保護層を作製した。
<Preparation of protective layer>
A protective layer having a layer thickness of 50 μm made of an elastomer composition containing an olefinic urethane rubber was produced using the same method as that for producing the dielectric layer described above.

<プライマー溶液の調製>
誘電層用の原料組成物と同配合の組成物をトルエンに溶解した0.1重量%トルエン溶液を調製し、これをプライマー溶液とした。
<Preparation of primer solution>
A 0.1 wt% toluene solution prepared by dissolving a composition having the same composition as the raw material composition for the dielectric layer in toluene was prepared as a primer solution.

<センサシートの作製>
上記作製した誘電層の裏面側に、上記得られた電極層形成用塗布液をエアブラシでストライプ状に塗布して乾燥させた。帯状の裏側導電部は、平均厚みが約1μm、幅が10mm、長さが137mmのものを、5mm間隔で8本形成した。次に、誘電層裏面の裏側電極層を形成した上からプライマー溶液8gをエアブラシで塗布し、100℃で30分間乾燥させた。その後、誘電層裏面にプライマー溶液を塗布した上に、上記保護層を金属製ハンドローラを用いてラミネートし、誘電層との間で裏側電極層を挟むように裏側保護層を積層した。次に、上記誘電層の表面側に上記電極層形成用塗布液を裏側導電部と直交するようにストライプ状に塗布し、同じ要領で表側電極層を形成させた。誘電層表面の表側電極層を形成した上からプライマー溶液8gをエアブラシで塗布し、100℃で30分間乾燥させた。さらにこのプライマー溶液を塗布した上に、表側保護層を同じ要領でラミネートした。
<Production of sensor sheet>
The electrode layer-forming coating solution obtained above was applied in a stripe shape with an air brush on the back side of the dielectric layer produced above and dried. The belt-like back side conductive portion was formed with 8 pieces having an average thickness of about 1 μm, a width of 10 mm, and a length of 137 mm at intervals of 5 mm. Next, 8 g of the primer solution was applied with an air brush from the back side electrode layer on the back side of the dielectric layer, and dried at 100 ° C. for 30 minutes. Thereafter, the primer solution was applied to the back surface of the dielectric layer, the protective layer was laminated using a metal hand roller, and the back side protective layer was laminated so that the back side electrode layer was sandwiched between the dielectric layer. Next, the electrode layer forming coating solution was applied to the surface side of the dielectric layer in a stripe shape so as to be orthogonal to the back side conductive portion, and the front electrode layer was formed in the same manner. After forming the front electrode layer on the surface of the dielectric layer, 8 g of a primer solution was applied with an air brush and dried at 100 ° C. for 30 minutes. Furthermore, after applying this primer solution, the front side protective layer was laminated in the same manner.

続いて、帯状の各導電部の両端を0.1mm厚の銅箔で補強し、外部配線のリード線をネジ止めして接続した。このセンサシートは、1つの検出部(平面視で表側導電部及び裏側導電部が交差するマトリクス状に分布する各部分)の静電容量が50pFであった。   Subsequently, both ends of each strip-shaped conductive portion were reinforced with a 0.1 mm thick copper foil, and lead wires of external wiring were screwed and connected. This sensor sheet had a capacitance of 50 pF in one detection portion (each portion distributed in a matrix in which the front-side conductive portion and the back-side conductive portion intersect in plan view).

<評価用静電容量型センサの構成>
評価に用いた静電容量型センサの配線の模式図は、図3及び図4に示す通りである。ただし、図3及び図4では、接続構成を分かりやすく説明するために、表側導電部及び裏側導電部をそれぞれ3本のみ記載している。実際には、表側導電部及び裏側導電部は8本ずつあり、図3及び図4では、一部の表側導電部及び裏側導電部の図示を省略している。
<Configuration of capacitance sensor for evaluation>
The schematic diagram of the wiring of the capacitive sensor used for the evaluation is as shown in FIGS. However, in FIG. 3 and FIG. 4, only three front side conductive parts and back side conductive parts are shown for easy understanding of the connection configuration. Actually, there are eight front-side conductive portions and eight back-side conductive portions, and some of the front-side conductive portions and the back-side conductive portions are not shown in FIGS.

静電容量を測定する測定手段6として、LCRメータ(日置電機株式会社のLCRハイテスタ「3522−50」)を用いた。測定プローブには型番9140の4端子プローブを用いた。作製した上記センサシートの表側導電部及び裏側導電部の各端部に設けた接続部にリード線を接続し、LCRメータを接続した評価用の端子台へ接続した。各導電部に対して2個ずつのDIPスイッチを評価用の端子台に設けて、各導電部について、LCRメータの測定端子への接続のオン/オフと、LCRメータとは別に設けられたグランド端子への接続のオン/オフとを切り替えられる構成とした。   An LCR meter (LCR Hitester “3522-50” manufactured by Hioki Electric Co., Ltd.) was used as the measuring means 6 for measuring the capacitance. A 4-terminal probe of model number 9140 was used as the measurement probe. A lead wire was connected to a connection portion provided at each end of the front-side conductive portion and the back-side conductive portion of the produced sensor sheet, and connected to an evaluation terminal block to which an LCR meter was connected. Two DIP switches for each conductive part are provided on the terminal block for evaluation. For each conductive part, connection to the measurement terminal of the LCR meter is turned on / off, and a ground provided separately from the LCR meter. The connection to the terminal can be switched on / off.

[実施例1]
LCRメータの設定は出力電圧を1V、測定時間をSLOW(88ms)、平均回数を8回とし、周波数を5kHzとして、表側導電部と裏側導電部とが平面視で交差する領域に形成される全ての検出部(64箇所)についてそれぞれの静電容量を測定した。図3に示すように、LCRメータが一つの検出部(検出部C0406)の静電容量を測定するときは、その検出部に対応する一つの表側導電部(表側導電部04A)及び一つの裏側導電部(裏側導電部06B)をLCRメータの測定端子に接続させ、それ以外の全ての表側導電部及び裏側導電部をグランド端子に接続させるようにDIPスイッチを切り替えて、その検出部の静電容量を測定した。全ての検出部について、表側導電部及び裏側導電部を同様の接続となるようにDIPスイッチを切り替えながら、静電容量を測定した。
[Example 1]
The LCR meter is set to an output voltage of 1 V, a measurement time of SLOW (88 ms), an average count of 8 times, a frequency of 5 kHz, and all formed in a region where the front side conductive part and the back side conductive part intersect in plan view. The respective electrostatic capacities of the detection parts (64 locations) were measured. As shown in FIG. 3, when the LCR meter measures the capacitance of one detection unit (detection unit C0406), one front side conductive unit (front side conductive unit 04A) and one back side corresponding to the detection unit Switch the DIP switch so that the conductive part (back side conductive part 06B) is connected to the measurement terminal of the LCR meter, and all other front side conductive parts and back side conductive parts are connected to the ground terminal. The capacity was measured. For all the detection units, the capacitance was measured while switching the DIP switch so that the front side conductive unit and the back side conductive unit were connected in the same manner.

[実施例2]
LCRメータの設定は出力電圧を1V、測定時間をSLOW(88ms)、平均回数を8回とし、周波数を5kHzとして、表側導電部と裏側導電部とが平面視で交差する領域に形成される全ての検出部(64箇所)についてそれぞれの静電容量を測定した。図4に示すように、LCRメータが一つの検出部(検出部C0406)の静電容量を測定するときは、その検出部に対応する裏側導電部(裏側導電部06B)をLCRメータの測定端子に接続させ、それ以外の全ての裏側導電部をグランド端子に接続させ、その検出部に対応する一つの表側導電部(表側導電部04A)をLCRメータのもう一方の測定端子に接続させ、それ以外の全ての表側導電部をグランド端子に接続しないで開放状態にして、検出対象の検出部の静電容量を測定した。全ての検出部について、表側帯状電極層及び裏側帯状電極層をそれぞれ同様の接続となるようにDIPスイッチを切り替えながら、静電容量を測定した。
[Example 2]
The LCR meter is set to an output voltage of 1 V, a measurement time of SLOW (88 ms), an average count of 8 times, a frequency of 5 kHz, and all formed in a region where the front side conductive part and the back side conductive part intersect in plan view. The respective electrostatic capacities of the detection parts (64 locations) were measured. As shown in FIG. 4, when the LCR meter measures the capacitance of one detection unit (detection unit C0406), the back side conductive unit (back side conductive unit 06B) corresponding to the detection unit is connected to the measurement terminal of the LCR meter. All other back side conductive parts are connected to the ground terminal, and one front side conductive part (front side conductive part 04A) corresponding to the detection part is connected to the other measurement terminal of the LCR meter, All the front side conductive parts other than were opened without being connected to the ground terminal, and the capacitance of the detection part to be detected was measured. For all the detection units, the capacitance was measured while switching the DIP switch so that the front side strip electrode layer and the back side strip electrode layer were connected in the same manner.

[比較例1]
実施例1と同様に、LCRメータの出力電圧を1V、測定時間をSLOW(88ms)、平均回数を8回とし、周波数を5kHzとして、表側導電部と裏側導電部とが平面視で交差する領域に形成される全ての検出部(64箇所)についてそれぞれの静電容量を測定した。図7に、比較例1における静電容量型センサの配線の模式図を示す。図7に示すように、LCRメータが一つの検出部(検出部C0406)の静電容量を測定するときは、その検出部に対応する一つの表側導電部(表側導電部04A)及び一つの裏側導電部(裏側導電部06B)をLCRメータの測定端子に接続させ、それ以外の全ての表側導電部及び裏側導電部を開放するようにDIPスイッチを切り替えて、その検出部の静電容量を測定した。すなわち、測定対象の表側導電部及び裏側導電部以外の全ての表側導電部及び裏側導電部は、グランド端子に接続しないで開放した状態にして、測定対象の検出部の静電容量を測定した。全ての検出部について、表側導電部及び裏側導電部を同様の接続となるようにDIPスイッチを切り替えながら、静電容量を測定した。
[Comparative Example 1]
Similar to Example 1, the output voltage of the LCR meter is 1 V, the measurement time is SLOW (88 ms), the average number of times is 8 times, the frequency is 5 kHz, and the front side conductive part and the back side conductive part intersect in plan view The respective electrostatic capacitances were measured for all the detection portions (64 locations) formed in the above. In FIG. 7, the schematic diagram of the wiring of the capacitive sensor in the comparative example 1 is shown. As shown in FIG. 7, when the LCR meter measures the capacitance of one detection unit (detection unit C0406), one front side conductive unit (front side conductive unit 04A) corresponding to the detection unit and one back side Connect the conductive part (back side conductive part 06B) to the measurement terminal of the LCR meter, switch the DIP switch to open all other front side conductive parts and back side conductive parts, and measure the capacitance of the detection part did. That is, all the front side conductive parts and back side conductive parts other than the front side conductive part and the back side conductive part to be measured were opened without being connected to the ground terminal, and the capacitance of the detection part to be measured was measured. For all the detection units, the capacitance was measured while switching the DIP switch so that the front side conductive unit and the back side conductive unit were connected in the same manner.

<評価>
実施例1、実施例2及び比較例1に示した計測方法を用いて、以下の評価を実施した。
<Evaluation>
Using the measurement methods shown in Example 1, Example 2, and Comparative Example 1, the following evaluation was performed.

[静電容量の測定]
上記作製した平板状のセンサシートを用いた実施例1、実施例2及び比較例1の静電容量型センサに対し、センサシートを変形させずにLCRメータの測定周波数を5kHzとして静電容量の測定を行った。実施例1、実施例2及び比較例1におけるそれぞれの静電容量の測定結果を、図8(a)、図8(b)及び図8(c)に示す。
[Capacitance measurement]
For the capacitive sensors of Examples 1, 2 and Comparative Example 1 using the flat sensor sheet produced as described above, the capacitance of the electrostatic capacity sensor is set to 5 kHz without changing the sensor sheet and the measurement frequency of the LCR meter is 5 kHz. Measurements were made. The measurement results of the respective capacitances in Example 1, Example 2 and Comparative Example 1 are shown in FIG. 8 (a), FIG. 8 (b) and FIG. 8 (c).

図8(a)、図8(b)及び図8(c)のXは、図3、図4及び図7のLCRメータの出力端子Xに接続される表側導電部の平面視における位置を示し、図8(a)、図8(b)及び図8(c)のYは、LCRメータの出力端子Yに接続される裏側導電部の平面視における位置を示している。すなわち、図8(a)及び図8(b)のXとYとの交点が、平面視でマトリクス状に形成されている検出部の位置を示している。そして、XY平面に垂直なZ軸方向に、各検出部における静電容量を示している。つまり、図8(a)、図8(b)及び図8(c)では、センサシート上の静電容量の分布を3D表示で示している。   8A, FIG. 8B, and FIG. 8C, X indicates the position in plan view of the front conductive portion connected to the output terminal X of the LCR meter of FIG. 3, FIG. 4 and FIG. 8A, FIG. 8B, and FIG. 8C, Y indicates the position in plan view of the back side conductive portion connected to the output terminal Y of the LCR meter. That is, the intersections of X and Y in FIGS. 8A and 8B indicate the positions of the detection units formed in a matrix in plan view. And the electrostatic capacitance in each detection part is shown in the Z-axis direction perpendicular to the XY plane. That is, in FIG. 8A, FIG. 8B, and FIG. 8C, the capacitance distribution on the sensor sheet is shown in 3D display.

図8(c)に示すように、比較例1の場合には、全ての検出部において、上記式(1)によって計算される理論値である50pFよりも大きい約221pFの静電容量が測定されている。これは、クロストークによる静電容量が上乗せされて測定されたためである。一方、実施例2の場合には、図8(b)に示すように、全ての検出部において理論値より少し高い55pFの静電容量が測定された。これにより、測定中以外の表側導電部をグランドに接続しなくても、測定中以外の裏側導電部をグランドに接続することにより、クロストーク静電容量を概ね除去でき、概ね正確な静電容量を測定できることが確認できた。また、実施例1の場合には、図8(a)に示すように、全ての検出部において理論値に近い約50pFの静電容量が測定された。これにより、測定中以外の導電部をグランドに接続することにより、クロストーク静電容量をほぼ完全に除去でき、正確な静電容量を測定できることが確認できた。   As shown in FIG. 8C, in the case of Comparative Example 1, a capacitance of about 221 pF, which is larger than 50 pF, which is the theoretical value calculated by the above formula (1), is measured in all the detection units. ing. This is because the capacitance due to crosstalk was added and measured. On the other hand, in the case of Example 2, as shown in FIG. 8B, a capacitance of 55 pF, which is slightly higher than the theoretical value, was measured in all the detection units. As a result, the crosstalk capacitance can be largely eliminated by connecting the back side conductive portion other than during measurement to the ground without connecting the front side conductive portion other than during measurement to the ground, and the capacitance is generally accurate. It was confirmed that can be measured. In the case of Example 1, as shown in FIG. 8A, a capacitance of about 50 pF close to the theoretical value was measured in all the detection units. Thus, it was confirmed that the crosstalk capacitance can be almost completely removed by connecting the conductive portion other than that being measured to the ground, and the accurate capacitance can be measured.

[測定周波数による静電容量の変化の測定]
次に、LCRメータの測定周波数を変化させて、実施例1、実施例2及び比較例1の静電容量型センサを用いて検出部の静電容量の測定を行った。実施例1、実施例2及び比較例1におけるそれぞれの測定周波数と静電容量との関係を、図9(a)、図9(b)及び図9(c)に示す。
[Measurement of change in capacitance with measurement frequency]
Next, the measurement frequency of the LCR meter was changed, and the capacitance of the detection unit was measured using the capacitance type sensors of Example 1, Example 2, and Comparative Example 1. FIG. 9A, FIG. 9B, and FIG. 9C show the relationship between the measurement frequency and capacitance in Example 1, Example 2, and Comparative Example 1, respectively.

図9(a)、図9(b)及び図9(c)の横軸は、LCRメータの測定周波数を示し、縦軸は、図8(a)、図8(b)及び図8(c)の座標(X8、Y8)の位置にある検出部の静電容量を示している。LCRメータの測定周波数を100Hzから100kHzまで段階的に変化させて、それぞれの測定周波数を用いて実施例1、実施例2及び比較例1で測定した検出部の静電容量を、それぞれ図9(a)、図9(b)及び図9(c)にプロットした。   9 (a), 9 (b) and 9 (c), the horizontal axis indicates the measurement frequency of the LCR meter, and the vertical axis indicates FIGS. 8 (a), 8 (b) and 8 (c). ) Indicates the capacitance of the detection unit at the position of the coordinates (X8, Y8). The measurement frequency of the LCR meter was changed stepwise from 100 Hz to 100 kHz, and the capacitances of the detectors measured in Example 1, Example 2 and Comparative Example 1 using the respective measurement frequencies were respectively shown in FIG. Plotted in a), FIG. 9 (b) and FIG. 9 (c).

図9(a)及び図9(b)に示すように、実施例1及び実施例2の場合には、測定周波数の変化による測定される静電容量の変化は小さく、理論値に近い測定周波数で高精度に静電容量を測定できることがわかる。図9(c)に示すように、比較例1の場合には、測定周波数が大きくなるとともに測定される静電容量が小さくなるものの、クロストークによる静電容量の上乗せが大きく、測定周波数が大きくなっても依然として理論値よりも大きな静電容量が測定されることがわかる。   As shown in FIGS. 9A and 9B, in the case of Example 1 and Example 2, the change in the measured capacitance due to the change in the measurement frequency is small, and the measurement frequency close to the theoretical value. It can be seen that the capacitance can be measured with high accuracy. As shown in FIG. 9 (c), in the case of Comparative Example 1, the measurement frequency increases and the measured capacitance decreases, but the added capacitance due to crosstalk is large and the measurement frequency is large. It can be seen that a capacitance larger than the theoretical value is still measured.

[変形させたセンサシートによる静電容量の測定]
上記作製した平板状のセンサシートを用いた実施例1、実施例2及び比較例1の静電容量型センサに対し、センサシートの一部を変形させてLCRメータの測定周波数を5kHzとして静電容量の測定を行った。具体的には、平板状のセンサシートのうち、図8(a)における座標(X3、Y3)の位置及び座標(X6、Y7)の位置に相当する部分を、シリコン製のゴム栓の先端を丸く加工したものを用いて、センサシートが変形して突出した頂部と変形していない平面部との距離が12.7mmとなるように沈み込ませた。この変形させたセンサシートを上方及び側方から撮影した写真を、図10(a)及び図10(b)に示す。また、実施例1、実施例2及び比較例1におけるそれぞれの静電容量の測定結果を、図11(a)、図11(b)及び図11(c)に示す。また、それぞれの静電容量変化ΔCを、図12(a)、図12(b)及び図12(c)に示す。
[Measurement of capacitance using deformed sensor sheet]
In contrast to the capacitive sensors of Examples 1, 2 and Comparative Example 1 using the flat sensor sheet produced as described above, a part of the sensor sheet is deformed so that the measurement frequency of the LCR meter is 5 kHz. The capacity was measured. Specifically, of the flat sensor sheet, the portion corresponding to the position of the coordinates (X3, Y3) and the position of the coordinates (X6, Y7) in FIG. Using a rounded product, the sensor sheet was sunk so that the distance between the top portion that was deformed and protruded and the flat portion that was not deformed was 12.7 mm. The photograph which image | photographed this deformed sensor sheet from the upper part and the side is shown to Fig.10 (a) and FIG.10 (b). Moreover, the measurement result of each electrostatic capacitance in Example 1, Example 2, and the comparative example 1 is shown to Fig.11 (a), FIG.11 (b), and FIG.11 (c). Further, each capacitance change ΔC is shown in FIGS. 12 (a), 12 (b), and 12 (c).

図11(a)、図11(b)及び図11(c)は、図8(a)、図8(b)及び図8(c)と同様のグラフ上に、上記変形させたセンサシートを用いて測定した各検出部における静電容量を示している。   11 (a), 11 (b) and 11 (c) show the above modified sensor sheet on the same graph as FIG. 8 (a), FIG. 8 (b) and FIG. 8 (c). The electrostatic capacitance in each detection part measured using was shown.

図11(c)では、センサシートの変形による静電容量の増加が確認しにくいのに対し、図11(a)及び図11(b)では、センサシートの変形による静電容量の増加を明確に確認できるようになったことがわかる。これは、比較例1の場合には、クロストークによる静電容量の上乗せの影響で無変形状態での静電容量が221pFに増加しているために、変形による静電容量の変化量(最大値でおよそ12pF)が上乗せされても、無変形状態の静電容量に対する割合が小さいので、図11(c)に示したように静電容量の増加が確認しにくい。この結果より、実施例1及び実施例2の静電容量型センサを用いることにより、感度が向上することを確認できた。   In FIG. 11C, it is difficult to confirm an increase in capacitance due to deformation of the sensor sheet, whereas in FIG. 11A and FIG. 11B, increase in capacitance due to deformation of the sensor sheet is clearly shown. It can be seen that it can now be confirmed. This is because, in the case of Comparative Example 1, the capacitance in the undeformed state has increased to 221 pF due to the addition of the capacitance due to crosstalk. Even if a value of about 12 pF) is added, since the ratio to the capacitance in the undeformed state is small, it is difficult to confirm an increase in the capacitance as shown in FIG. From this result, it was confirmed that the sensitivity was improved by using the capacitance type sensors of Example 1 and Example 2.

図12は、図8と同様のグラフで、XY平面に垂直なZ軸方向に、各検出部について上記変形させたセンサシートで測定した静電容量の増加分ΔC(変形したセンサシートで測定した静電容量から変形していない平板状のセンサシートで測定した静電容量を減じた値)を示している。つまり、図12(a)、図12(b)及び図12(c)では、センサシート上の静電容量変化の分布を3D表示で示している。   FIG. 12 is a graph similar to FIG. 8, in the Z-axis direction perpendicular to the XY plane, the increase in capacitance ΔC (measured with the deformed sensor sheet) measured with the deformed sensor sheet for each detection unit. The value obtained by subtracting the capacitance measured with a flat sensor sheet not deformed from the capacitance) is shown. That is, in FIG. 12A, FIG. 12B, and FIG. 12C, the distribution of the capacitance change on the sensor sheet is shown in 3D display.

図12(b)では、センサシートの変形させた部分以外にも、静電容量変化量ΔCの起伏があることがわかる。一方、図12(a)及び図12(b)では、センサシートの変形させた部分以外に起伏がないことがわかる。これにより、実施例1及び実施例2の静電容量型センサを用いることにより、精度が向上することを確認できた。   In FIG. 12B, it can be seen that there is a undulation of the capacitance change amount ΔC other than the deformed portion of the sensor sheet. On the other hand, in FIG. 12A and FIG. 12B, it can be seen that there is no undulation other than the deformed portion of the sensor sheet. Thus, it was confirmed that the accuracy was improved by using the capacitance type sensors of Example 1 and Example 2.

図12より、比較例1の場合には、実施例1及び2の場合に比べて静電容量変化量ΔCが大きいことがわかる。比較例1において静電容量変化量ΔCが大きい理由は、変形されていない位置の検出部についてみると、上記式(1)から計算される本来の静電容量は増加しないが、センサシートの変形によってその静電容量に上乗せされるクロストーク静電容量が増加することで測定される静電容量が増加するためであり、その結果、静電容量変化量ΔCが増加している。例えば変形が加えられていない検出部C0307についてみると、座標(X3、Y3)及び座標(X6、Y7)の部分の変形に伴い、検出部C0303、検出部C0607及びこれらの近隣の検出部の静電容量が増加し、この静電容量の増加分がクロストークにより検出部C0307にも影響し、検出部C0307の静電容量も増加していると考えられる。   From FIG. 12, it can be seen that the capacitance change ΔC is larger in the case of the comparative example 1 than in the cases of the first and second embodiments. The reason why the capacitance change amount ΔC is large in the comparative example 1 is that the original capacitance calculated from the above formula (1) does not increase when the detection unit at the undeformed position is increased, but the deformation of the sensor sheet This is because the measured capacitance increases as the crosstalk capacitance added to the capacitance increases, and as a result, the capacitance change amount ΔC increases. For example, regarding the detection unit C0307 that has not been deformed, along with the deformation of the coordinates (X3, Y3) and the coordinates (X6, Y7), the detection unit C0303, the detection unit C0607, and the neighboring detection units It is considered that the capacitance increases, and the increase in capacitance affects the detection unit C0307 due to crosstalk, and the capacitance of the detection unit C0307 also increases.

さらに、上述した静電容量の測定結果に基づいて、クロストークにより上乗せされる静電容量について詳細に説明する。   Furthermore, the capacitance added by crosstalk will be described in detail based on the above-described measurement result of capacitance.

センサシートが変形していない状態で、検出部C0307の静電容量を測定する場合について説明する。静電容量を測定するための測定信号が表側導電部03Aから入力されると、測定信号が検出部C0307を通り、裏側導電部07Bを通って、測定手段6と接続されることで、検出部C0307の静電容量を測定することができるが、他にもこの測定信号の通ることができるルートがある。そのルートの1つに、例えば表側導電部03Aから測定信号が入力され、検出部C301を通り、裏側導電部01Bを通り、検出部C0101を通り、表側導電部01Aを通り、検出部C0107を通り、裏側導電部07Bを通り、測定手段6と接続されるルートがある。この場合、検出部C0307の本来の静電容量50pFに加えて、検出部C0301、C0101及びC0107を直列接続した合成の静電容量(ここでは約3.37pF)が上乗せされる。   A case where the capacitance of the detection unit C0307 is measured in a state where the sensor sheet is not deformed will be described. When a measurement signal for measuring the capacitance is input from the front side conductive portion 03A, the measurement signal passes through the detection portion C0307, passes through the back side conductive portion 07B, and is connected to the measurement means 6, thereby detecting the detection portion. Although the capacitance of C0307 can be measured, there are other routes through which this measurement signal can pass. In one of the routes, for example, a measurement signal is input from the front-side conductive unit 03A, passes through the detection unit C301, passes through the back-side conductive unit 01B, passes through the detection unit C0101, passes through the front-side conductive unit 01A, and passes through the detection unit C0107. There is a route connected to the measuring means 6 through the back side conductive portion 07B. In this case, in addition to the original capacitance of 50 pF of the detection unit C0307, a combined capacitance (here, about 3.37 pF) in which the detection units C0301, C0101, and C0107 are connected in series is added.

同様に、検出部C0303、C0103及びC0107を直列接続した合成静電容量(3.37pF)も、検出部C0307の本来の静電容量50pFに上乗せされる。また同様に、検出部C0303、C0603及びC0607を直列接続した合成静電容量(3.37pF)も上乗せされる。このように測定中の検出部C0307以外の3箇所の検出部を直列に通過する考え方の場合、49通りの通過ルートがあり、165pF(3.37pF×49)が検出部C0307の本来の静電容量50pFに上乗せされ、215pFとして測定されることになる。実際にセンサシートを作製して測定した結果は、検出部64箇所の平均値で221pFであった。   Similarly, the combined capacitance (3.37 pF) obtained by connecting the detection units C0303, C0103, and C0107 in series is added to the original capacitance 50 pF of the detection unit C0307. Similarly, a combined capacitance (3.37 pF) in which the detection units C0303, C0603, and C0607 are connected in series is also added. In this way, in the concept of passing through three detection units other than the detection unit C0307 being measured in series, there are 49 passage routes, and 165 pF (3.37 pF × 49) is the original electrostatic capacitance of the detection unit C0307. The capacitance is added to 50 pF and measured as 215 pF. The result of actually producing and measuring the sensor sheet was 221 pF in terms of the average value of 64 detection portions.

また、上記センサシートは表側導電部及び裏側導電部を8本×8本としたが、表側導電部及び裏側導電部を5本×5本として上記センサシートと同じ条件で作製したセンサシートにおいては、測定経路以外のルートの静電容量は5.6pF×16通りとなり、本来の静電容量50pFにクロストーク静電容量90pFが上乗せされ140pFとなる。実際に作製して測定した結果は139pFであった。   Moreover, although the said sensor sheet was made into 8x8 front side conductive parts and back side conductive parts, in the sensor sheet produced on the same conditions as the above sensor sheet as 5x5 front side conductive parts and back side conductive parts The capacitances of the routes other than the measurement route are 5.6 pF × 16, and the crosstalk capacitance of 90 pF is added to the original capacitance of 50 pF to 140 pF. The result of actual fabrication and measurement was 139 pF.

このことから、ストライプ状の導電部の本数が多いほど、クロストークにより上乗せされる静電容量の割合が大きくなるため、より導電部の本数の多い大型のセンサシートを製造する際に、本発明の効果が顕著に発揮されると言える。   From this, the larger the number of stripe-shaped conductive portions, the larger the proportion of electrostatic capacitance added by crosstalk, so when manufacturing a large sensor sheet with more conductive portions, the present invention. It can be said that the effect of is remarkable.

また比較例1の場合には、図12(c)より、変形が加えられた位置の検出部と、表側導電部及び裏側導電部を共有する検出部(座標(X3、Y3)及び座標(X6、Y7)の検出部と同一のX及びYライン上にある検出部)において、これらの検出部では、無変形状態にもかかわらず静電容量の増加量ΔCが、その他の箇所に比べて大きくなっていることがわかる。   In the case of Comparative Example 1, as shown in FIG. 12C, the detection unit at the position where the deformation is applied and the detection unit (coordinates (X3, Y3) and coordinates (X6) sharing the front-side conductive unit and the back-side conductive unit). , Y7), which are on the same X and Y lines), these detectors have a large increase in capacitance ΔC compared to the other parts despite the undeformed state. You can see that

これは、次のような理由によるものと考えられる。上述と同様に、検出部C0307の静電容量を測定する場合について説明する。変形位置にある検出部C0303、C0607と表側導電部又は裏側導電部を共有する検出部においては、上記の49通りのルート中で変形位置の検出部C0303、C0607を通過するルートの割合が多くなり、変形位置の検出部C0303、C0607と表側導電部又は裏側導電部を共有しないその他の箇所の検出部に比べて、クロストーク静電容量の上乗せ量が大きくなると考えられる。つまり、検出部C0307の静電容量を測定する際にクロストークの影響を与える通過ルート49通りの中で、センサシートの変形により静電容量が増加している検出部C0303、C0607及びその周辺の検出部を通るルートでは、そのルートにおける検出部の直列接続による合成の静電容量が、上記のセンサシートが変形していない状態における3.37pFより増加する。   This is considered due to the following reasons. Similarly to the above, a case where the capacitance of the detection unit C0307 is measured will be described. In the detection part sharing the front side conductive part or the back side conductive part with the detection parts C0303 and C0607 in the deformed position, the ratio of the route passing through the deformed position detecting parts C0303 and C0607 in the 49 routes is increased. It is considered that the amount of addition of the crosstalk capacitance is larger than that of the detection units C0303 and C0607 at the deformed position and the other detection units that do not share the front conductive part or the back conductive part. In other words, among the 49 passage routes that have the influence of crosstalk when measuring the capacitance of the detection unit C0307, the detection units C0303 and C0607 in which the capacitance increases due to deformation of the sensor sheet and the surroundings In the route passing through the detection unit, the combined capacitance due to the series connection of the detection units in the route is increased from 3.37 pF in a state where the sensor sheet is not deformed.

変形の加えられていない位置にある検出部C0307では、変形位置にある検出部C0303を通るルートが7通り、同様に変形位置にある検出部C0607を通るルートが7通りであり計14ルートである。そのうち1ルートは検出部C0307及び検出部C0607の両方を通過する。全49ルートのうち、変形位置にある検出部を通るルートが多いため、この検出部C0307は、クロストークによる静電容量の上乗せが他の検出部に比較して大きい。   In the detection unit C0307 at the position where deformation is not applied, there are seven routes passing through the detection unit C0303 at the deformation position, and similarly there are seven routes passing through the detection unit C0607 at the deformation position, for a total of 14 routes. . Among them, one route passes through both the detection unit C0307 and the detection unit C0607. Since there are many routes that pass through the detection unit at the deformed position among all 49 routes, the detection unit C0307 has a larger capacitance due to crosstalk than the other detection units.

同様に、変形の加えられていない位置にある検出部C0306では、変形位置にある検出部C0303を通るルートが7通り、同じく変形位置にある検出部C0607を通るルートが1通りであり計8ルートである。同様に、変形の加えられていない位置にある検出部C0206では、変形が加えられた検出部C0303を通るルートが1通り、同じく変形が加えられた検出部C0607を通るルートが1通りで計2ルートであり、この場合のクロストークによる静電容量の上乗せは小さい。   Similarly, in the detection unit C0306 at the position where deformation is not applied, there are seven routes passing through the detection unit C0303 at the deformation position, and one route passing through the detection unit C0607 at the deformation position, for a total of eight routes. It is. Similarly, in the detection unit C0206 at a position where deformation is not applied, there are one route that passes through the detection unit C0303 that is subjected to deformation, and one route that passes through the detection unit C0607 that is also subjected to deformation. In this case, the addition of capacitance due to crosstalk is small.

検出部C0307は、対応する表側導電部03A及び裏側導電部07Bが、両方とも変形領域にある検出部C0303、C0607と共有される導電部である。検出部C0306は、対応する表側導電部03A及び裏側導電部06Bのうち、表側導電部03Aのみが変形領域にある検出部C0303と共有される導電部である。検出部C0206は、対応する表側導電部02A及び裏側導電部06Bのいずれも、変形領域にある検出部とは共有されない導電部である。そのため、上述のように、センサシートの変形によるクロストーク容量の上乗せは、検出部C0307が最も大きく、検出部C0306、検出部C0206の順に小さくなる。   The detection unit C0307 is a conductive unit in which the corresponding front-side conductive unit 03A and back-side conductive unit 07B are shared with the detection units C0303 and C0607 both in the deformation region. The detection unit C0306 is a conductive unit that is shared with the detection unit C0303 in which only the front-side conductive unit 03A among the corresponding front-side conductive unit 03A and back-side conductive unit 06B is in the deformation region. The detection unit C0206 is a conductive unit that is not shared with the detection unit in the deformation region in any of the corresponding front-side conductive unit 02A and back-side conductive unit 06B. Therefore, as described above, the addition of the crosstalk capacity due to the deformation of the sensor sheet is the largest in the detection unit C0307, and decreases in the order of the detection unit C0306 and the detection unit C0206.

本発明の静電容量型センサ、及び伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布の計測方法は、クロストーク静電容量を除去して高精度に静電容量を測定できるので、面圧分布、伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布等を高精度に計測できる。本発明の静電容量型センサは、例えば柔軟物の形状をトレースするためのセンサや、人など測定対象物の動きを計測するセンサ等として使用することができる。より具体的には、例えば足裏による靴底インナーの変形や、臀部による座面クッションの変形等を測定することができる。また、本発明の静電容量型センサは、例えばタッチパネル用の入力インターフェースとしても使用することができる。なお、本発明の静電容量型センサは、既存のセンサである光学式のモーションキャプチャーでは測定できない光の遮蔽部位での測定にも利用することが可能である。   The capacitance type sensor of the present invention and the method for measuring the amount of stretching deformation strain, stretching strain distribution or surface pressure distribution can remove the crosstalk capacitance and measure the capacitance with high accuracy. Distribution, stretch deformation amount, stretch deformation strain distribution, etc. can be measured with high accuracy. The capacitive sensor of the present invention can be used as, for example, a sensor for tracing the shape of a flexible object, a sensor for measuring the movement of a measurement object such as a person, and the like. More specifically, for example, deformation of the shoe sole inner by the sole, deformation of the seat cushion by the buttocks can be measured. Moreover, the capacitive sensor of the present invention can be used as an input interface for a touch panel, for example. The capacitance type sensor of the present invention can also be used for measurement at a light shielding portion that cannot be measured by an optical motion capture which is an existing sensor.

1 静電容量型センサ
2 センサシート
3 誘電層
4 表側電極層
5 裏側電極層
6 測定手段
7 制御手段
8 表側保護層
9 裏側保護層
10 表側切替回路
11 裏側切替回路
12 GND端子
01A1〜16A1 表側接続部
01A〜16A 表側導電部
01a〜16a 表側配線
01B1〜16B1 裏側接続部
01B〜16B 裏側導電部
01b〜16b 裏側配線
C0101〜C1616 検出部
03A2〜05A2、05B2〜07B2、03A3〜05A3 スイッチ
13、13′ ロール
14 原料組成物
15 加熱装置
16 誘電層
17 保護フィルム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capacitance type sensor 2 Sensor sheet 3 Dielectric layer 4 Front side electrode layer 5 Back side electrode layer 6 Measuring means 7 Control means 8 Front side protective layer 9 Back side protective layer 10 Front side switching circuit 11 Back side switching circuit 12 GND terminal 01A1-16A1 Front side connection Part 01A-16A Front side conductive part 01a-16a Front side wiring 01B1-16B1 Back side connection part 01B-16B Back side conductive part 01b-16b Back side wiring C0101-C1616 Detection part 03A2-05A2, 05B2-07B2, 03A3-05A3 Switch 13, 13 ' Roll 14 Raw material composition 15 Heating device 16 Dielectric layer 17 Protective film

Claims (8)

エラストマー組成物からなる誘電層と、
上記誘電層の表面側に積層され、ストライプ状に配設される複数の表側導電部からなる表側電極層と、
上記誘電層の裏面側に積層され、平面視で上記複数の表側導電部に略直交するようにストライプ状に配設される複数の裏側導電部からなる裏側電極層と、
平面視で上記複数の表側導電部と複数の裏側導電部との各交差領域に形成される検出部の静電容量を測定する測定手段とを備えた静電容量型センサであって、
上記各導電部がカーボンナノチューブを含み、
選択された一つの上記表側導電部及び選択された一つの上記裏側導電部を一定の電圧が印加されるように上記測定手段に接続するとともに、残りの表側導電部及び/又は残りの裏側導電部をグランド接続する制御手段を備えることを特徴とする静電容量型センサ。
A dielectric layer comprising an elastomer composition;
A front-side electrode layer comprising a plurality of front-side conductive portions stacked on the surface side of the dielectric layer and arranged in a stripe shape;
A back-side electrode layer comprising a plurality of back-side conductive portions stacked on the back side of the dielectric layer and arranged in a stripe shape so as to be substantially orthogonal to the plurality of front-side conductive portions in plan view;
A capacitance-type sensor comprising a measuring unit that measures the capacitance of a detection unit formed in each crossing region of the plurality of front-side conductive units and the plurality of back-side conductive units in plan view,
Each of the conductive parts includes a carbon nanotube,
The selected one front-side conductive part and the selected one back-side conductive part are connected to the measuring means so that a constant voltage is applied, and the remaining front-side conductive part and / or the remaining back-side conductive part is connected. A capacitive sensor comprising a control means for grounding the capacitor.
上記カーボンナノチューブの平均繊維径が、0.5nm以上30nm以下である請求項1に記載の静電容量型センサ。   The capacitive sensor according to claim 1, wherein an average fiber diameter of the carbon nanotube is 0.5 nm or more and 30 nm or less. 上記各導電部が、全固形成分に対して平均繊維長100μm以上700μm以下のカーボンナノチューブを30質量%以上含んでいる請求項1又は請求項2に記載の静電容量型センサ。   3. The capacitive sensor according to claim 1, wherein each of the conductive parts includes 30 mass% or more of carbon nanotubes having an average fiber length of 100 μm or more and 700 μm or less with respect to the total solid component. 上記表側導電部及び裏側導電部の平均厚みが、0.1μm以上10μm以下である請求項1、請求項2又は請求項3に記載の静電容量型センサ。   4. The capacitive sensor according to claim 1, wherein an average thickness of the front-side conductive portion and the back-side conductive portion is 0.1 μm or more and 10 μm or less. 5. 上記エラストマー組成物が主成分としてウレタンゴムを含む請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の静電容量型センサ。   The capacitive sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the elastomer composition includes urethane rubber as a main component. 上記誘電層の1軸方向の伸長率が30%以上である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の静電容量型センサ。   The capacitive sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein an extension ratio of the dielectric layer in one axial direction is 30% or more. 上記測定手段の測定結果に基いて、伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布を計測する請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の静電容量型センサ。   The capacitive sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein an amount of expansion / contraction deformation strain, an expansion / contraction deformation strain distribution, or a surface pressure distribution is measured based on a measurement result of the measurement unit. エラストマー組成物からなる誘電層と、上記誘電層の表面側に積層され、ストライプ状に配設される複数の表側導電部からなる表側電極層と、上記誘電層の裏面側に積層され、平面視で上記複数の表側導電部に略直交するようにストライプ状に配設される複数の裏側導電部からなる裏側電極層とを有し、平面視で上記複数の表側導電部と複数の裏側導電部との各交差領域に検出部が形成されたセンサシートを用いた伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布の計測方法であって、
上記各導電部がカーボンナノチューブを含み、
選択された一つの上記表側導電部及び選択された一つの上記裏側導電部を一定の電圧が印加されるように測定手段に接続するとともに、残りの表側導電部及び/又は残りの裏側導電部をグランド接続してその交差領域の検出部の静電容量を測定する工程を有し、
全ての表側導電部及び裏側導電部の組み合わせについて順次検出部を切り替えて上記測定工程を繰り返すことを特徴とする伸縮変形歪み量、伸縮変形歪み分布又は面圧分布の計測方法。
A dielectric layer made of an elastomer composition, a front electrode layer made up of a plurality of front side conductive parts arranged in a striped manner on the surface side of the dielectric layer, and laminated on the back side of the dielectric layer, in plan view And a plurality of backside conductive layers arranged in stripes so as to be substantially orthogonal to the plurality of frontside conductive portions, and the plurality of frontside conductive portions and the plurality of backside conductive portions in plan view And a method of measuring the amount of stretch deformation strain, stretch deformation strain distribution or surface pressure distribution using a sensor sheet in which a detection unit is formed in each intersection region,
Each of the conductive parts includes a carbon nanotube,
One selected front side conductive part and one selected back side conductive part are connected to the measuring means so that a constant voltage is applied, and the remaining front side conductive part and / or the remaining back side conductive part is connected Having a step of measuring the electrostatic capacitance of the detection part of the intersection region by ground connection,
A method for measuring a stretching deformation strain distribution, a stretching deformation strain distribution or a surface pressure distribution, wherein the detection unit is sequentially switched for all combinations of front conductive portions and back conductive portions, and the measurement step is repeated.
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