JP2017026395A - 布帛状センサおよびこれを含むデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】繊維材料を用いて、人体近接や電磁波などのノイズからセンサ全体を保護することが可能な布帛状センサを得る。【解決手段】導電性布帛１１−１および１１−２により電磁波シールドされてなる布帛状センサ。電磁波シールド機能を有する布帛状センサの種類としては、センサに対する押圧や変形を静電荷の変化により検出するセンサや、静電容量の変化により検出するセンサや、圧電効果により検出するセンサが例示される。【選択図】図１

Description

本発明は、布帛状センサおよびこれを含むデバイスに関する。

近年、いわゆるウェアラブルセンサーが注目を浴びており、眼鏡型や腕時計といった形状の商品が世に出始めた。しかし、これらのデバイスは、装着しているという感覚があり、究極のウェアラブルである、布状、つまり衣類のような形状のものが望まれている。

そのような布状のセンサとしては、例えば、特許文献１〜３には静電容量方式のセンサが開示されている。そのセンサは絶縁膜で被覆された向かい合う導電性繊維を静電容量素子として、外力が加わることによる導電性繊維間の距離の変化、すなわち静電容量の変化により、センサに加わる力を検出する。特許文献４にはスイッチ方式のセンサが開示されている。そのセンサは、空隙を隔てて向かい合う導電性繊維をスイッチとして、外力が加わることによる導電性繊維の接触、すなわちスイッチのオンにより、センサに加わる力を検出する。特許文献５〜６には抵抗方式のセンサが開示されている。そのセンサは、空隙を隔てて向かい合う導電性繊維の間の中間層を抵抗体として、外力が加わることによる抵抗体の厚みの変化、すなわち抵抗の変化により、センサに加わる力を検出する。

これら特許文献１〜６のセンサでは、人体に近接することで人体の持つ微小な浮遊静電容量に蓄えられた電荷が放出されたり、外部から電磁波が照射されたりして生じるノイズからセンサ全体を保護する対策については特に記載されていない。センサ全体を保護する対策が無ければ、人体近接や電磁波などのノイズの影響により、センサから出力される電気信号のＳ／Ｎが悪くなり、その電気信号を正しく検出することができなくなるおそれがある。人体近接や電磁波などのノイズからセンサ全体を保護することが可能な技術が望まれる。

特開２０１１−１０２４５７号公報 特開２０１１−８６１１４号公報 特開２００６−２３４７１６号公報 特表２００３−５２９９０１号公報 特開平５−２９６７０９号公報 特表２００３−５００７５８号公報

本発明の目的は、繊維材料を用いて、人体近接や電磁波などのノイズからセンサ全体を保護することが可能な布帛状センサおよびこれを含むデバイスを提供することにある。

本発明者らは、繊維材料を用いた布帛状のセンサに対して、繊維材料である導電性布帛が電磁波シールドに有用であり、かつセンサ全体の柔軟性を損なわずに複合化できることを発見して、本発明を完成した。

すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
１．導電性布帛により電磁波シールドされてなる布帛状センサ。
２．前記導電性布帛としての第１の導電性布帛および第２の導電性布帛と、前記第１の導電性布帛と前記第２の導電性布帛との間に介在し、前記布帛状センサの出力となる電気信号を出力する柔軟導電材料と、を備え、前記第１の導電性布帛および前記第２の導電性布帛と前記柔軟導電性材料との間は電気的に絶縁されており、前記第１の導電性布帛と前記第２の導電性布帛とは電気的に短絡され、接地されており、前記柔軟導電性材料は平面視で前記第１の導電性布帛および前記第２の導電性布帛の内側に存在する、上記１に記載の布帛状センサ。
３．前記電気信号を増幅する増幅回路を更に備える、上記２に記載の布帛状センサ。
４．前記柔軟導電性材料の端部から前記増幅回路までを接続する配線の長さのうち、前記電磁波シールドで覆われていない部分の長さが１ｃｍ以下である、上記３に記載の布帛状センサ。
５．該布帛状センサへの押圧または変形を検出する、上記２から４に記載の布帛状センサ。
６．前記第１の導電性布帛と前記柔軟導電材料との間に介在する第１の絶縁性布帛と、前記第２の導電性布帛と前記柔軟導電材料との間に介在する第２の絶縁性布帛と、を更に備え、前記第１の導電性布帛と前記第１の絶縁性布帛との間および前記第１の絶縁性布帛と前記柔軟導電性材料との間の少なくとも一方に空隙を有し、前記第２の導電性布帛と前記第２の絶縁性布帛との間および前記第２の絶縁性布帛と前記柔軟導電性材料との間の少なくとも一方に空隙を有し、該布帛状センサへの押圧または変形の強度の変化に伴い発生および解消する静電気によって生じる、前記第１の導電性布帛または前記第２の導電性布帛と前記柔軟導電材料との間の電気信号を検出することにより、該布帛状センサへの押圧を検出する、上記５に記載の布帛状センサ。
７．前記第１の導電性布帛と前記柔軟導電材料との間に介在する第１の絶縁性布帛と、前記第２の導電性布帛と前記柔軟導電材料との間に介在する第２の絶縁性布帛と、を更に備え、該布帛状センサへの押圧または変形の強度の変化に伴い発生する前記第１の導電性布帛と前記第２の導電性布帛との距離の変化によって生じる、前記第１の導電性布帛又は前記第２の導電性布帛と前記柔軟導電材料との間の静電容量の変化を検出することにより、該布帛状センサへの押圧を検出する、上記５に記載の布帛状センサ。
８．前記柔軟導電性材料に近接する圧電性繊維を更に含み、該布帛状センサへの押圧または変形の強度の変化に伴い前記近接する圧電性繊維の変形によって生じる、前記圧電性繊維の電荷を検出することにより、該布帛状センサの変形を検出する、上記５に記載の布帛状センサ。
９．互いに絶縁されたライン状の柔軟導電性材料が少なくとも２本存在し、前記ライン状の柔軟導電性材料が互いに略平行に配置され、前記ライン状の柔軟導電性材料付近の押圧または変形を個々に信号として検出する、上記２に記載の布帛状センサ。
１０．互いに絶縁されたライン状の柔軟導電性材料が少なくとも３本存在し、前記ライン状の柔軟導電性材料が２点以上の交差点を有し、前記交差点付近の押圧または変形を個々に検出する、上記２に記載の布帛状センサ。
１１．互いに絶縁されたライン状の柔軟導電性材料が少なくとも４本存在し、前記ライン状の柔軟導電性材料が２組に分けられ、同じ組のライン状の柔軟導電性材料は略平行に配置され、異なる組のライン状の柔軟導電性材料は略直交に配置され、前記ライン状の柔軟導電性材料の交差点付近の押圧または変形を個々に検出する、上記２に記載の布帛状センサ。
１２．前記布帛状センサの外面をカバーする絶縁性の布帛又はシートを更に備える、上記１に記載の布帛状センサ。
１３．上記１乃至１２のいずれか一項に記載の布帛状センサと、前記布帛状センサから出力される電気信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段で増幅された電気信号を検出する検出手段と、を備えるデバイス。
１４．前記検出手段から出力された電気信号を外部機器へ送信する送信手段をさらに備える、上記１３に記載のデバイス。

本発明によれば、繊維材料を用いて、人体近接や電磁波などのノイズからセンサ全体を保護することが可能な布帛状センサおよびこれを含むデバイスを得ることができる。また、本布帛状センサは柔軟性に富みフレキシブルであるため、ハンカチのような折り畳み可能なセンサや、衣類のような装着可能なセンサなど、布帛で実現できるあらゆる形状のセンサとすることができ、それを含むデバイスを実現することができる。

本発明の布帛状センサの構成例を示す部分断面図である。 本発明の布帛状センサの動作原理を説明する断面図であって、（Ａ）は押圧されていない布帛状センサを示し、（Ｂ）は押圧されたときの布帛状センサを示す。 本発明の布帛状センサと電気配線との関係を示す模式図である。 本発明の布帛状センサの他の構成例を示す部分断面図である。 本発明の布帛状センサのさらに他の構成例を示す部分断面図である。 本発明の布帛状センサのさらに他の構成例を示す部分断面図である。 本発明の布帛状センサの具体例を示す分解斜視図である。 図８の布帛状センサを示す上面図である。 本発明の布帛状センサを用いたデバイスを例示するブロック図である。

本発明によれば、導電性布帛により電磁波シールドされてなる布帛状センサが提供される。電磁波シールド機能を有する布帛状センサの種類としては、センサに対する押圧や変形を、静電荷の変化により検出するセンサや、静電容量の変化により検出するセンサや、圧電効果により検出するセンサが例示される。以下に具体的に説明する。

まず、布帛状センサとして、押圧や変形を静電荷の変化により検出する布帛状センサの例を説明する。図１は本発明の布帛状センサの構成例を示す部分断面図である。布帛状センサ１は、導電性布帛（第１の導電性布帛）１１−１と絶縁性布帛（第１の絶縁性布帛）１２−１と柔軟導電性材料１３とを備える。導電性布帛１１−１と絶縁性布帛１２−１と柔軟導電性材料１３とはこの順に積層される。また、導電性布帛１１−１と絶縁性布帛１２−１との間（層間）および絶縁性布帛１２−１と柔軟導電性材料１３との間（層間）の少なくとも一方には空隙が形成される。この図の例では、それら両層間にそれぞれ空隙２２−１および２３−１が形成される。

空隙２２−１は、挟まれることにより空隙を確保するスペーサを適宜各層間に挿入することで形成される。スペーサとしては、布帛や繊維やテープなどが挙げられる。例えば、空隙２２−１を形成するためには、導電性布帛１１−１と絶縁性布帛１２−１との層間の所定の位置に両面テープを挿入する。この場合、両面テープはスペーサとして機能すると共に、導電性布帛１１−１と絶縁性布帛１２−１とを接着する機能も有する。

導電性布帛１１−１は導電性の材料で形成された布帛であり、この図の例では略ＸＹ平面に沿って拡がっている。絶縁性布帛１２−１は絶縁性の材料で形成された布帛であり、この図の例では略ＸＹ平面に沿って拡がっている。柔軟導電性材料１３は導電性の材料で形成された繊維であり、この図の例ではＹ軸方向に沿って延在している。柔軟導電性材料１３は、薄い他の材料内に埋め込まれていてもよく、この図の例では略ＸＹ平面に沿って拡がる絶縁性布帛１４内に埋め込まれている。なお、柔軟導電性材料１３は導電性布帛１１−１のような略ＸＹ平面に沿って拡がる導電性の布帛であってもよい。ただし布帛とは、多くの繊維を薄く広く板状に形成したものであり、織物、編物、不織布、フエルト、紙に例示される。

さらに、布帛状センサ１は、この図の例に示すように、導電性布帛（第２の導電性布帛）１１−２と絶縁性布帛（第２の絶縁性布帛）１２−２とを備えている。導電性布帛１１−１と絶縁性布帛１２−１と柔軟導電性材料１３と絶縁性布帛１２−２と導電性布帛１１−２とはこの順に積層される。導電性布帛１１−２および絶縁性布帛１２−２はそれぞれ導電性布帛１１−１および絶縁性布帛１２−１と同様の形状および材料で形成される。この図の例では、導電性布帛１１−１と導電性布帛１１−２とは短絡されている。

以下では、導電性布帛１１−１と導電性布帛１１−２とを区別する必要がないときには導電性布帛１１と記し、絶縁性布帛１２−１と絶縁性布帛１２−２とを区別する必要がないときには絶縁性布帛１２と記すものとする。また、ハイフン付きで示される他の符号についても同様に区別する必要がないときにはハイフンなしの符号で記すものとする。

ここで、布帛状センサ１は、絶縁層（誘電層）である絶縁性布帛１２の両側に電極である導電性布帛１１および柔軟導電性材料１３を配置した素子と見ることができる。すなわち、布帛状センサ１は、導電性布帛１１と絶縁性布帛１２と柔軟導電性材料１３とで構成される一組の素子１０を含んでいる。したがって、この図の例では、Ｘ軸方向に複数の素子１０が配置されるとともに、Ｚ軸方向に二つの素子１０が配置されている。

次に、布帛状センサ１の動作原理について説明する。図２は、本発明の布帛状センサの動作原理を説明する断面図であって、（Ａ）は押圧されていない布帛状センサを示し、（Ｂ）は押圧時の布帛状センサを示す。この図の例では、図１における素子１０の１個分が示されている。上述されたように、布帛状センサ１は導電性布帛１１と絶縁性布帛１２と柔軟導電性材料１３とが積層されることで構成される。柔軟導電性材料１３は、例えば平織物である絶縁性布帛１４内に織り込まれる。また、導電性布帛１１および柔軟導電性材料１３からはそれぞれ電気配線３１が引き出されて導電性布帛１１と柔軟導電性材料１３とが検出器３０を介して電気的に接続される。検出器３０は、電気配線３１を介して導電性布帛１１と柔軟導電性材料１３との間を流れる電流（電気信号）を検出するためのものである。また、この図の例では、導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との間に空隙２２を有するように導電性布帛１１および絶縁性布帛１２の各周縁部が両面テープ２１−１によって貼着される。一方、絶縁性布帛１２と絶縁性布帛１４とは両面テープ２１−２によって貼着される。すなわち、導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との層間および絶縁性布帛１２と柔軟導電性材料１３との層間のうちの一方である導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との層間は、空隙２２を有して接触および開放が可能である。

図２（Ａ）に示すように布帛状センサ１が押圧されていない状態において、絶縁性布帛１２に例えば負電荷（−）が帯電していると、静電誘導により、導電性布帛１１および柔軟導電性材料１３には当該負電荷と等量の正電荷（＋）が帯電する。

ここで、負電荷（−）は、布帛状センサ１のわずかな動きや振動に伴い絶縁性布帛１２で起こる静電気現象により生成される静電荷である。静電気現象を起こしやすい、すなわち静電荷が生成されやすい絶縁性布帛１２を用いると、電圧を印加しなくても絶縁性布帛１２を帯電させることができる。

図２（Ａ）の状態から図２（Ｂ）に示すように布帛状センサ１が圧力Ｐで押圧されて導電性布帛１１と絶縁性布帛１２とが接触した短絡状態になると、導電性布帛１１に存在していた正電荷と絶縁性布帛１２に存在していた負電荷とが中和される。これにより、柔軟導電性材料１３にのみ正電荷が存在する状態となるので、柔軟導電性材料１３に存在していた正電荷が柔軟導電性材料１３から流れ出し、電気配線３１を介して導電性布帛１１へ流れ込む。このとき柔軟導電性材料１３から電気配線３１を介して導電性布帛１１へ流れる正電荷は、検出器３０によって電流（電気信号）として検出される。あるいは、正電荷の移動に伴う電圧変化が電気信号として検出されてもよい。

またさらに、図２（Ｂ）の状態から押圧が解除されて導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との短絡がなくなると、押圧の解除に伴う絶縁性布帛１２のわずかな動きや振動に伴い、絶縁性布帛１２に負電荷（静電荷）が帯電しかつ導電性布帛１１および柔軟導電性材料１３に当該負電荷と等量の正電荷が帯電する図２（Ａ）の状態に戻るよう、導電性布帛１１から正電荷が流れ出して電気配線３１を介して柔軟導電性材料１３へ流れ込む。このとき導電性布帛１１から電気配線３１を介して柔軟導電性材料１３へ流れる正電荷は、検出器３０によって電流（電気信号）として検出される。あるいは、正電荷の移動に伴う電圧変化が電気信号として検出されてもよい。

以上説明したように、布帛状センサ１に対する押圧の有無により導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との接触状態が変わるが、導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との接触直後および接触解除直後に、導電性布帛１１と柔軟導電性材料１３との間の電気配線３１に電流（電気信号）が流れる。この電流の向き（または電圧の正負）、すなわち電気信号の正負は、上述したように導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との接触直後（すなわち布帛状センサ１を押圧した直後）と接触解除直後（すなわち布帛状センサ１への押圧を解除した直後）とで逆向きになる。

なお、絶縁性布帛１２の素材は種々のものが考えられるが、その素材如何によって絶縁性布帛１２に帯電される電荷の量および電荷の符号が変わることから、導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との接触直後および接触解除直後に流れる電流の大きさおよび向き（または電圧の大きさおよび正負）も変わる。したがって、本発明によれば、絶縁性布帛１２の素材を適宜選択し、導電性布帛１１と柔軟導電性材料１３との間を結ぶ電気配線３１上に検出器３０を設けることで、適用する用途等に応じた布帛状センサ１を構成することができる。

上記の布帛状センサ１では、検出器３０は、電流（または電圧）を検出可能であればよく、高周波回路を用いる必要が無い。そのため、微少な電源で動作させることができる。また、絶縁性布帛１２での帯電は、布帛状センサ１のわずかな動きや振動に伴って起きるので、導電性布帛１１と柔軟導電性材料１３との間に予め電圧を印加しておく必要が無い。そのため、布帛状センサ１を動作させるための電源は実質的に不要である。このように、本発明の布帛状センサ１では、高周波回路を不要とし、電源回路を小さくすることができる。

また、図１に示す布帛状センサ１では、素子１０がＺ方向に二つ重なっており、それら二つの素子１０は並列接続されている。そのため、素子１０が一つの場合と比較して、押圧に伴い出力される電荷の量、すなわち電気信号の強度が概ね二倍程度となるため、感度やＳ／Ｎ比を向上させることができる。

次に、電磁波シールドについて説明する。図３は本発明の布帛状センサと電気配線との関係を模式図である。布帛状センサ１は、さらに電磁波シールド機能を有している。電磁波シールド機能とは、押圧や変形を検出するための導電性材料が配置された領域の近傍に、その領域より広い導電性布帛がある場合、その導電性布帛が接地されることで導電性材料を電磁波から保護する、という機能である。その導電性布帛は、導電性材料を挟むように二層配置されることが好ましく、これら二層の導電性布帛は短絡されることが好ましい。

この図に示す例では、押圧や変形を検出するための柔軟導電性材料１３が配置された領域の近傍に、その領域より広い導電性布帛１１−１および１１−２があるため、導電性布帛１１−１および１１−２を接地することで柔軟導電性材料１３を電磁波から保護することができる。すなわち、導電性布帛１１−１および１１−２は、センサ（素子１０）の電極としての機能に加えて、電磁波シールド機能を有することができる。ここで、導電性布帛１１は、柔軟導電性材料１３を挟むように二層配置され、これらの二層は短絡されている。

このように、この図に示す例では、導電性布帛１１−１および１１−２が、センサの構成部材としてだけでなく、電磁波シールドの構成部材としても利用されているため、布帛状センサ１の構成部材を全体として少なくすることができる。それにより、布帛状センサ１の製造の容易化やコストの削減などを実現できる。

ここで、電磁波シールドの効果を高める観点から、柔軟導電性材料１３は、導電性布帛１１−１および１１−２のなす面への正射影が、導電性布帛１１−１および１１−２のなす面の内側に存在し、はみ出していないことが好ましい。すなわち柔軟導電性材料１３は平面視で導電性布帛１１−１および１１−２の内側に存在する。このとき、導電性布帛１１−１の導電性を有する領域、すなわち導電部の面積をＳ１、柔軟導電性材料の面積をＳＣ、導電性布帛１１−２の導電部の面積をＳ２とすると、Ｓ１≧ＳＣ、Ｓ２≧ＳＣとすることが好ましい。ここで面積とは、布帛がなす平面に平行な面に投影したときの面積を指す。導電性布帛１１の導電部は、幅１０ｍｍ程度の隙間を多数有していても電磁波シールドの効果を有するため、電磁波シールドの観点からは幅１０ｍｍ以下の隙間を含めて導電部の面積とみなす。導電性布帛１１−１および導電性布帛１１−２の導電部は、検出器３０のグランドに接続することで接地してもよい。

電磁波シールドの効果を高める観点からは、導電性布帛１１−１および１１−２と柔軟導電性材料１３との距離は５ｍｍ以下が好ましい。言い換えれば、導電性布帛１１−１と導電性布帛１１−２との距離は１０ｍｍ以下が好ましい。

電磁波シールドの効果を高める観点からは、導電性布帛１１−１および１１−２は導電性布帛の全部の領域が導電性であることが好ましい。導電性布帛１１−１および１１−２としては例えば、全部の領域域に導電性の糸（例示：導電メッキ糸や絶縁被覆導線）を用いた布帛や、金属のような導電性材料を全面に被覆した布帛が挙げられる。

ここで、柔軟導電性材料１３の端部から検出器３０の端子までを接続する電気配線３１のうち、導電性布帛１１−１、１１−２、およびこれらに短絡された導電性材料によって電磁波シールドされていない部分の長さＬは２ｃｍ以下であることが好ましく、１ｃｍ以下がより好ましく、０．５ｃｍ以下がさらに好ましく、０ｃｍすなわち検出器３０の端子まで電磁波シールドされていることがさらにより好ましく、さらに加えて検出器３０も電磁波シールドされていることが最も好ましい。それにより、柔軟導電性材料１３から出力される素子１０での静電荷の変化を、外部からのノイズの影響をほとんど受けずに検出器３０に入力することができる。ただし、プリアンプ（前置増幅回路）やアンプ（増幅回路）のような別の電子回路が、検出器３０に含まれているか、検出器３０よりも柔軟導電性材料１３に近い側に存在する場合には、上記説明において、検出器３０がプリアンプ（前置増幅回路）やアンプ（増幅回路）のような別の電子回路に置き換えられる。

このように布帛状センサ１は導電性布帛１１−１および１１−２による電磁波シールド機能を有しているので、人体近接や電磁波などのノイズに強く、布帛状センサ１に押圧や変形により加わる物理的な圧力のみを敏感に検出することが可能となる。

導電性布帛１１としては、必要な導電性を有する面状の導電性材料であれば特に制限はないが、例えば金属線を入れた織編物、金属被覆導線を入れた織編物、導電メッキ糸を入れた織編物、絶縁被覆導線を入れた織編物（多重織り、多重編みも可）、導電糸を鞘糸としたシングルまたはダブルカバード糸を入れた多重織編物、金属を表面めっきした絶縁織編物などが挙げられる。ただし、導電性布帛１１の全部の領域が導電性を有していてもよいし、一部の領域（例示：柔軟導電性材料１３の近傍の領域）が導電性を有していてもよい。導電性布帛１１の面状の導電性材料では、シート抵抗は、１０^４Ω／□以下であればよく、好ましくは１０^２Ω／□以下であり、より好ましくは１０^１Ω／□以下である。導電性布帛１１を形成する線状の導電性材料では、体積抵抗率は、１０^−１Ω・ｃｍ以下であればよく、好ましくは１０^−２Ω・ｃｍ以下であり、より好ましくは１０^−３Ω・ｃｍ以下である。ただし、金属を導電性材料として含有する場合は、布帛としての柔軟性を損なわない観点から、金属をめっきした材料の場合めっきの厚みは薄い方が好ましく、１００μｍ以下であることが好ましく、金属線を用いた材料の場合の金属線の単線の直径は小さい方が好ましく、２００μｍ以下であることが好ましい。

柔軟導電性材料１３としては、糸または繊維などを用いる場合、必要な導電性を有する線状の導電性材料であれば特に制限はないが、例えば金属線、金属被覆導線、導電メッキ糸、絶縁被覆導線、導電糸を鞘糸としたシングルまたはダブルカバード糸などが挙げられる。ただし、柔軟導電性材料１３の線状の導電性材料では、体積抵抗率は、１０^−１Ω・ｃｍ以下であればよく、好ましくは１０^−２Ω・ｃｍ以下であり、より好ましくは１０^−３Ω・ｃｍ以下である。柔軟導電性材料１３に線状の導電性材料を用いる場合は、織物を構成する緯糸あるいは経糸として織りこむか、編物の編地を構成する糸として編みこむことが好ましい。また、柔軟導電性材料１３として布帛を用いる場合には、導電性布帛１１の場合と同様である。ただし、金属を導電性材料として含有する場合は、布帛としての柔軟性を損なわない観点から、金属をめっきした材料の場合めっきの厚みは薄い方が好ましく、１００μｍ以下であることが好ましく、金属線を用いた材料の場合の金属線の単線の直径は小さい方が好ましく、２００μｍ以下であることが好ましい。

上記各材料において、導電性布帛１１および柔軟導電性材料１３中の導電性材料は、導電性物質が表面に露出したものが好ましい。導電性物質が表面に露出せず、絶縁性物質が表面にあると、導電性物質と絶縁性布帛の接触が妨げられて電荷の中和が阻害されることに加え、絶縁性布帛と導電性物質との距離が大きくなる結果、導電性布帛１１および柔軟導電性材料１３に誘導される静電荷の量が乏しくなり、信号強度が低下するためである。

絶縁性布帛１２としては、必要な絶縁性を有する面状の絶縁性材料であれば特に制限はないが、静電気現象による静電荷を発生し易い材料が好ましく、例えば主成分として、塩化ビニル、アクリル、ポリエステルのような（−）に帯電するもの、または、ウール、ナイロン、レーヨンのような（＋）に帯電するもの、を含む材料が挙げられる。ここで主成分とは、構成成分の５０重量％以上の成分を指す。特に帯電性の高い材料を用いることが好ましい。絶縁性布帛１２では、シート抵抗は、１０^６Ω／□以上であればよく、好ましくは１０^８Ω／□以上であり、より好ましくは１０^１０Ω／□以上である。

絶縁性布帛１２は導電性布帛１１および柔軟導電性材料１３への固定のため、接着層を備えたものも好適に用いることができる。即ち、基材を絶縁性の織編物、不織布あるいは紙とし、接着剤、熱圧着材や粘着剤が片面あるいは両面に配置された布帛や、基材そのものが接着性、熱圧着性や粘着性を備えた布帛も好適に用いることができる。好ましい例として、不織布を基材とした粘着テープや、不織布を基材とした熱圧着テープを挙げることができる。ただし押圧や変形を静電荷の変化により検出するため、両面に接着剤、熱圧着材や粘着剤を配置する場合は、貼合される導電性布帛１１および柔軟導電性材料１３と基材との間の空隙が失われないよう、接着剤、熱圧着材や粘着剤を疎に配置する必要がある。

さらに布帛状センサ１は、外側に保護用の絶縁性布帛をさらに備えていてもよい。図４は本発明の布帛状センサ１の他の構成例を示す部分断面図である。この図に示すように、布帛状センサ１は、導電性布帛１１−１および１１−２の外側に、導電性布帛１１−１および１１−２をそれぞれ覆う絶縁性布帛１７−１および１７−２をさらに備えている。外側の絶縁性布帛１７は、布帛状センサ１の表面を保護し、帯電した物質（人体など）と導電性布帛１１との直接的接触によるノイズの発生を防止する。ただし、その場合、導電性布帛１１と絶縁性布帛１７との接触および開放により静電荷が発生してノイズを生じさせないように、以下のような構成とすることが好ましい。すなわち、内部の絶縁性布帛１２とカバーする絶縁性布帛１７とは同種の素材を用いる。そして、導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との層間を空隙なく固定する場合には導電性布帛１１とカバーする絶縁性布帛１７との層間も空隙なく固定し、導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との層間に空隙有りで固定する場合には導電性布帛１１とカバーする絶縁性布帛１７との層間も空隙有りにする。この図の例では後者の例を示している。

また、布帛状センサ１は、図４に示す布帛状センサ１の絶縁性布帛１７−１および１７−２の外側に、それぞれ絶縁性布帛１７−１および１７−２を覆い接地された導電性布帛をさらに備えていてもよい（図示せず）。それら絶縁性布帛１７−１および１７−２を覆う導電性布帛は電磁波シールドとして機能する。その場合、導電性布帛１１−１および１１−２を接地しなくてもよく、すなわち電磁波シールドとして利用しなくてもよい。このように、電磁波シールド用の導電性布帛と、センサ用の導電性布帛を分離することで、それぞれの機能をより向上させることができる。

あるいは布帛状センサ１は、圧電素子をさらに備えていてもよい。図５は本発明の布帛状センサのさらに他の構成例を示す部分断面図である。この図に示すように、布帛状センサ１は、導電性布帛１１−２の外側に、絶縁性布帛１７−３、圧電性布帛４０、絶縁性布帛１７−４および導電性布帛１１−ｐをさらに備えている。

圧電性布帛４０は、例えば経糸（Ｘ軸方向）に絶縁性繊維を配し、緯糸（Ｙ軸方向）に柔軟導電性材料４１と圧電性繊維４２と柔軟導電性材料４３とをこの順に配した圧電素子１０ａを含む平織物である。圧電素子１０ａ同士は例えば緯糸の絶縁性繊維（図示せず）で隔てられている。圧電性繊維４２はポリ乳酸に例示される圧電性の材料で形成された繊維である。絶縁性布帛１７−３および１７−４は絶縁性の材料で形成された布帛であり、静電気現象によるノイズの発生、すなわち静電荷の発生を防ぐため、静電気現象が起き難い綿、アセテート、キュプラ、紙、紙布、パルプ不織布が好ましい。導電性布帛１１−ｐは例えば導電性布帛１１と同じである。

圧電素子１０ａは、布帛状センサ１の変形に伴って圧電性繊維４２に発生する電荷を柔軟導電性材料４１および４３で捕捉して、電気配線を介して検出器３０に出力する。それにより検出器３０は布帛状センサ１の押圧や変形を検出することができる。

また、布帛状センサ１として圧電素子１０ａが単独で用いられてもよく、すなわち布帛状センサ１は圧電効果により押圧や変形を検出するセンサであってもよい。具体的には、図５に示す例において、素子１０の部分、すなわち導電性布帛１１−１、絶縁性布帛１２−１、柔軟導電性材料１３および絶縁性布帛１２−２を取り除いてもよい。その場合、布帛状センサ１は、導電性布帛１１−２、絶縁性布帛１７−３、圧電性布帛４０、絶縁性布帛１７−４および導電性布帛１１−ｐで構成される。そのとき、導電性布帛１１−２および１１−ｐを接地することにより、それらを布帛状センサ１（圧電素子１０ａ）の電磁波シールドとして機能させることができる。

次に、布帛状センサ１として、押圧や変形を静電容量の変化により検出する布帛状センサの例を説明する。図６は本発明の布帛状センサのさらに他の構成例を示す部分断面図である。布帛状センサ１は、導電性布帛（第１の導電性布帛）１１−１と絶縁性布帛（第１の絶縁性布帛）１２−１と柔軟導電性材料１３−１と絶縁性布帛１２−３と柔軟導電性材料１３−２と絶縁性布帛（第２の絶縁性布帛）１２−２と導電性布帛（第２の導電性布帛）１１−２とがこの順に積層される。また、絶縁性布帛１２−３と柔軟導電性材料１３−１および１３−２との間（層間）に空隙が形成されてもよい。この図の例では、それら両層間にそれぞれ空隙２３−１および２３−２が形成される。

柔軟導電性材料１３−１は導電性の材料で形成された複数の繊維であり、この図の例では互いに隣接する１０本の柔軟導電性材料がＹ軸方向に沿って延在している。柔軟導電性材料１３−１は、薄い他の材料内に埋め込まれていてもよく、この図の例では略ＸＹ平面に沿って拡がる絶縁性布帛１４−１内に埋め込まれている。また、柔軟導電性材料１３−２は導電性の材料で形成された複数の繊維であり、この図の例では互いに隣接する１０本の柔軟導電性材料がＸ軸方向に沿って延在している。柔軟導電性材料１３−２は、薄い他の材料内に埋め込まれていてもよく、この図の例では略ＸＹ平面に沿って拡がる絶縁性布帛１４−２内に埋め込まれている。なお、柔軟導電性材料１３は導電性布帛１１のような略ＸＹ平面に沿って拡がる導電性の布帛であってもよい。

ここで、布帛状センサ１は、絶縁層（誘電層）である絶縁性布帛１２−３の両側に電極である柔軟導電性材料１３−１および１３−２を配置した静電素子１０ｂと見ることができる。すなわち、布帛状センサ１は、柔軟導電性材料１３−１と絶縁性布帛１２−３と柔軟導電性材料１３−２とで一組の静電素子１０ｂを含んでいると見ることができる。

図６に示される布帛状センサ１では、押圧または変形により静電素子１０ｂにおける柔軟導電性材料１３−１と柔軟導電性材料１３−２との距離Ｄ、すなわち電極間の距離Ｄが変化することに伴い静電容量が変化することを利用する。例えば押圧が印加されて距離Ｄが小さくなると静電容量が大きくなり、押圧が無くなり距離Ｄが大きくなると静電容量が小さくなる。したがって、その静電容量の変化を検出することで、押圧又は変形およびその大きさを検出することができる。その場合、検出器３０はＬＣＲメーターのような静電容量を検出可能な電子回路または機器である。

検出される静電容量は電極間の距離Ｄに反比例することから、絶縁性布帛１２−３と柔軟導電性材料１３−１および１３−２との間（層間）に空隙を形成してＤの変化量を大きくする事が好ましい。また、絶縁性布帛１２−３に押圧による圧縮率の大きい不織布や編物を使用することも好ましい。ただし、静電容量の絶対値を大きくして検出しやすくする観点から、押圧前のＤの値は１ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下がより好ましく、０．２ｍｍ以下がさらに好ましい。また、押圧後のＤの値は０．８ｍｍ以下となることが好ましく、０．４ｍｍ以下となることが好ましく、０．１８ｍｍ以下となることがさらに好ましい。

なお、例えば絶縁性布帛１２−１および柔軟導電性材料１３−１（絶縁性被覆１４−１を含む）を無くし、柔軟導電性材料１３−１による静電素子１０ｂの電極としての機能を導電性布帛１１−１に兼用させてもよい。同様に、絶縁性布帛１２−２および柔軟導電性材料１３−２（絶縁性被覆１４−２を含む）を無くし、柔軟導電性材料１３−２による静電素子１０ｂの電極としての機能を導電性布帛１１−２に兼用させてもよい。

このとき、この図に示す例では、導電性布帛１１−１および１１−２を接地することで電磁波シールドとして機能させることができ、柔軟導電性材料１３−１と柔軟導電性材料１３−２を人体近接や電磁波のノイズから保護することができる。

次に、本発明の布帛状センサ１の具体例について説明する。ここでは、図１〜図４に示されるような静電荷の変化により押圧や変形を検出する布帛状センサ１を例として説明する。図７は本発明の布帛状センサの具体例を示す分解斜視図であり、図８は図７の布帛状センサを示す上面図である。ここでは、二次元平面上の押圧位置を検出することができる布帛状センサ１の具体例について説明する。

図７および図８に示すように、ＸＹ平面上の押圧位置を検出するためには、柔軟導電性材料１３をＸ軸方向に少なくとも二列、Ｙ軸方向に少なくとも二列設ける必要がある。したがって、柔軟導電性材料１３が織り込まれる平織物である絶縁性布帛１４は、Ｘ軸方向検出用とＹ軸方向検出用の二層分設けられる。よって、布帛状センサ１は、導電性布帛１１−１と、絶縁性布帛１２−１と、絶縁性布帛１４−１と、絶縁性布帛１２−２と、絶縁性布帛１４−２と、絶縁性布帛１２−３と、導電性布帛１１−２とがＺ軸方向に積層されることで構成される。導電性布帛１１−１と導電性布帛１１−２とは短絡される。なお、図６および図７においては、各層間を貼着する両面テープについては図示を省略している。

Ｙ軸方向の押圧位置を検出するために、絶縁性布帛１４−１の平織物内には、柔軟導電性材料１３−ａ１および柔軟導電性材料１３−ａ２が平行となるようにＹ軸方向に沿って織り込まれる。また、Ｘ軸方向の押圧位置を検出するために、絶縁性布帛１４−２の平織物内には、柔軟導電性材料１３−ｂ１および柔軟導電性材料１３−ｂ２が平行となるようにＸ軸方向に沿って織り込まれる。なお、絶縁性布帛１４−１と絶縁性布帛１４−２とは積層位置を入れ替えてもよい。

各柔軟導電性材料１３−ａ１、１３−ａ２、１３−ｂ１および１３−ｂ２と、導電性布帛１１−１および１１−２との間は、電気配線によって電気的に接続される。導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との接触直後（すなわち布帛状センサ１を押圧した直後）と接触解除直後（すなわち布帛状センサ１への押圧を解除した直後）に、当該押圧もしくは当該押圧解除に係る導電性布帛１１と柔軟導電性材料１３との間の電気配線に、正電荷が流れることになる。導電性布帛１１と柔軟導電性材料１３との間の電気配線上に流れる正電荷は微弱な電気信号であるので、この図の例では、その電気信号を増幅するために、各柔軟導電性材料１３−ａ１、１３−ａ２、１３−ｂ１および１３−ｂ２には、プリアンプ２５−ａ１、２５−ａ２、２５−ｂ１および２５−ｂ２がそれぞれ接続される。また、各プリアンプ２５−ａ１、２５−ａ２、２５−ｂ１および２５−ｂ２によって増幅された各信号は、アンプ２６によってさらに増幅された後、電気信号を検出する検出部２７に入力される。

なお、検出部２７が電気信号を検出可能であれば、プリアンプ２５−ａ１、２５−ａ２、２５−ｂ１および２５−ｂ２やアンプ２６のいずれか一方または両方はなくてもよい。この図の例では、プリアンプ２５−ａ１、２５−ａ２、２５−ｂ１および２５−ｂ２、アンプ２６および検出部２７は、布帛状センサ１から出力される電気信号を検出する検出器３０と見ることができる。

既に説明したように、導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との接触直後（すなわち布帛状センサ１を押圧した直後）と接触解除直後（すなわち布帛状センサ１への押圧を解除した直後）に、当該押圧もしくは当該押圧解除に係る導電性布帛１１と柔軟導電性材料１３との間の電気配線に、微弱な電気信号（正電荷）が流れる。この微弱な電気信号はプリアンプ２５−ａ１、２５−ａ２、２５−ｂ１もしくは２５−ｂ２によって増幅されて出力されるが、プリアンプ２５−ａ１、２５−ａ２、２５−ｂ１もしくは２５−ｂ２のうちどのプリアンプから増幅信号が出力されたかを、検出部２７が検出することによって、当該押圧もしくは当該押圧解除の位置を特定することができる。具体例を挙げると次の通りである。

例えば、検出部２７が、プリアンプ２５−ａ１およびプリアンプ２５−ｂ１からの増幅信号を検出した場合は、柔軟導電性材料１３−ａ１および柔軟導電性材料１３−ｂ１からの正電荷が出力されたことを意味するので、柔軟導電性材料１３−ａ１および柔軟導電性材料１３−ｂ１との交点である領域Ａ１Ｂ１が押圧もしくは押圧解除されたとことがわかる。

また例えば、検出部２７が、プリアンプ２５−ａ１およびプリアンプ２５−ｂ２からの増幅信号を検出した場合は、柔軟導電性材料１３−ａ１および柔軟導電性材料１３−ｂ２からの正電荷が出力されたことを意味するので、柔軟導電性材料１３−ａ１および柔軟導電性材料１３−ｂ２との交点である領域Ａ１Ｂ２が押圧もしくは押圧解除されたとことがわかる。

また例えば、検出部２７が、プリアンプ２５−ａ２およびプリアンプ２５−ｂ１からの増幅信号を検出した場合は、柔軟導電性材料１３−ａ２および柔軟導電性材料１３−ｂ１からの正電荷が出力されたことを意味するので、柔軟導電性材料１３−ａ２および柔軟導電性材料１３−ｂ１との交点である領域Ａ２Ｂ１が押圧もしくは押圧解除されたとことがわかる。

また例えば、検出部２７が、プリアンプ２５−ａ２およびプリアンプ２５−ｂ２からの増幅信号を検出した場合は、柔軟導電性材料１３−ａ２および柔軟導電性材料１３−ｂ２からの正電荷が出力されたことを意味するので、柔軟導電性材料１３−ａ２および柔軟導電性材料１３−ｂ２との交点である領域Ａ２Ｂ２が押圧もしくは押圧解除されたとことがわかる。

いずれの場合についても、検出部２７が検出した増幅信号が押圧により発生したものなのか押圧解除により発生したものなのかは、増幅信号の正負の符号から判別することができる。

なお、上述の具体例では、二次元平面上の押圧位置を検出するＸＹ両方に２列ずつ柔軟導電性材料１３を設けた場合について説明したが、柔軟導電性材料１３をより多く設ければ、より広範囲かつ高精度に二次元平面上の押圧位置を検出することができる。

また、上述の具体例では、柔軟導電性材料１３−ａ１、１３−ａ２、１３−ｂ１、および１３−ｂ２からなる４個のセンサ素子が、電磁波シールド機能を有する導電性布帛１１−１および１１−２を共有する構成を挙げたが、それぞれのセンサ素子が必要な電磁波シールド機能を有する最小限の導電性布帛を個別に備える構成としてもよいが、センサ素子が近接しかつ多数配置される場合は、構成の簡単さから上述の具体例のように電磁波シールド機能を有する導電性布帛を共有する構成が好ましい。

本発明による布帛状センサによって出力された電気信号は様々な用途に利用可能である。図９は、本発明の布帛状センサを用いたデバイスを例示するブロック図である。

例えば、本発明の布帛状センサ１と、布帛状センサ１から出力される電気信号を増幅するアンプ２６と、アンプ２６で増幅された電気信号を検出する検出部２７と、検出部２７から出力された電気信号を外部機器（図示せず）へ送信する送信部２８とからなるデバイス１０１を構成すれば、布帛状センサ１の表面への接触、圧力、形状変化により出力された電気信号を容易に取り出すことができるので、様々な用途に適用可能である。なお、送信部２８による送信方式を無線によるもの有線によるものにするかは、適用される装置に応じて適宜決定すればよい。この場合、図７および図８に示すプリアンプ２５−ａ１、２５−ａ２、２５−ｂ１および２５−ｂ２は、図９に示すデバイス１０１においてアンプ２６に含まれてもよいし、布帛状センサ１に含まれてもよい。

また、図７および図８に示す布帛状センサ１および検出器３０の構成、すなわち図９において送信部２８を省略した構成についても、図９の場合と同様に本発明の布帛状センサを用いたデバイス１０１と見ることができる。

このようなデバイス１０１の具体例としては、帽子や手袋、靴下などを含む着衣、サポーター、ハンカチ状などの形状をした、タッチパネル、人や動物の表面感圧センサ、関節部の曲げ、捩じり、伸縮を感知するセンサが挙げられる。例えば人に用いる場合には、接触や動きを検出し、医療用途などの関節などの動きの情報収集、アミューズメント用途、失われた組織やロボットを動かすためのインターフェースとして用いることができる。他には、動物や人型を模したぬいぐるみやロボットの表面感圧センサ、関節部の曲げ、捩じり、伸縮を感知するセンサとして用いることができる。他には、シーツや枕などの寝具、靴底、手袋、椅子、敷物、袋、旗などの表面感圧センサや形状変化センサとして用いることができる。さらには、本発明のセンサは布帛状であるため、伸縮性と柔軟性があるので、あらゆる構造物の全体あるいは一部の表面に貼付あるいは被覆することにより表面感圧センサ、形状変化センサとして用いることができる。

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に記載するが本発明はこれによって何らの限定を受けるものではない。

各実施例および比較例では以下の材料を使用した。

（導電性布帛）
導電性布帛として、セーレン株式会社製の銅ニッケルメッキＰＥＴ平織物「Ｓｕｉ−１０−５１１Ｍ」（以下、「導電布Ａ」と称する。）を用いた。導電布Ａの厚さは１００μｍ、体積抵抗率は３×１０^−４Ω・ｃｍであった。

（柔軟導電性材料）
柔軟導電性材料として、三ツ冨士繊維工業株式会社製の銀メッキナイロン「ＡＧｐｏｓｓ」（以下、「導電糸Ｂ」と称する。）を用いた。導電糸Ｂの繊度は１３６デニール、体積抵抗率は１．１×１０^−３Ω・ｃｍであった。また、他の柔軟導電性材料として銅線、すなわち直径０．１９ｍｍの銅線を用いた。更に他の柔軟導電性材料として被覆導線、すなわちＡＷＧ３２、７本心線（単線の直径０．０８ｍｍ）外径０．２４ｍｍの塩化ビニル被覆銅線を用いた。

上記の各柔軟導電性材料は他の材料と共に平織物にして用いた。具体的には、８４ｄＴｅｘ／２４フィラメントのＰＥＴ繊維を経糸および緯糸の地糸とし、導電糸Ｂを２ｃｍの間隔で緯糸に１本ずつ繰り返し入れた平織物を、平織物Ｃ１として用いた。また、８４ｄＴｅｘ／２４フィラメントのＰＥＴ繊維を経糸および緯糸の地糸とし、導電糸Ｂを緯糸に１０本連続して入れた約２ｍｍ幅の領域を２ｃｍの間隔で繰り返し配置した平織物を、平織物Ｃ２として用いた。また、８４ｄＴｅｘ／２４フィラメントのＰＥＴ繊維を経糸および緯糸の地糸とし、緯糸に導電糸Ｂを１本、ポリＬ−乳酸繊維（８４ｄＴｅｘ／２４フィラメント）を１本、導電糸Ｂを１本の合計３本を連続して入れた領域を、２ｃｍの間隔で繰り返し配置した平織物を、平織物Ｃ３として用いた。ただし、ポリＬ−乳酸繊維は溶融紡糸後２．３倍に延伸し、１００℃で熱固定処理して製造された圧電性繊維である。したがって、平織物Ｃ３は圧電布である。

（絶縁性布帛）
絶縁性布帛として、２２ｄＴｅｘ／２４フィラメントのＰＥＴ繊維を用いた平織物（以下、「絶縁布Ｄ１」と称する。）を用いた。また、５５ｄＴｅｘ／７２フィラメントのナイロン繊維を用いた平織物（以下、「絶縁布Ｄ２」と称する。）を用いた。また、１ｍｍ厚の羊毛フエルト、０．１ｍｍ厚のコピー用紙、０．０５ｍｍ厚のティッシュペーパーを用いた。

次に、各実施例の試料、評価および特性について説明する。後記される表１はそれらをまとめたものである。評価におけるノイズは静置状態での信号の分散の値であり、シグナルの値はベースラインをゼロとしたピーク頂点の値である。Ｓ／Ｎ比はガラス棒で押圧した時のシグナルの値÷ノイズの値を示す。

（実施例１）
導電布Ａおよび絶縁布Ｄ１を幅４ｃｍ、長さ１２ｃｍのテープ状にカットした。平織物Ｃ１を幅３ｃｍ長さ１０ｃｍのテープ状にカットした。平織物Ｃ１をカットする際、このテープ状の織物片の中心に、長軸方向に沿って導電糸Ｂが１本配置されるようにし、短辺の端部に配線用の導電糸Ｂを８ｍｍ残してカットした。カットされた導電布Ａ、絶縁布Ｄ１および平織物Ｃ１をこの順に積層し、導電布Ａおよび絶縁布Ｄ１は完全に重なるように配置し、平織物Ｃ１および端部の導電糸Ｂは導電布Ａおよび絶縁布Ｄ１からはみ出さないように配置し、各層間を両面テープで固定した。両面テープを、平織物Ｃ１中の導電糸Ｂに重ならないよう、テープ状の織物片の中央１ｃｍの幅の領域を避け、各布帛片の端部に長軸方向に沿って貼った。その結果、導電布Ａと絶縁布Ｄ１と平織物Ｃ１とが積層された積層体が形成された。その積層体では、導電糸Ｂの上方における平織物Ｃ１と絶縁布Ｄ１との間、および、導電布Ａと絶縁布Ｄ１との間に、すなわち全層間に、空隙が形成されている。

その後、積層体の導電布Ａをミノムシクリップでプリアンプ（増幅率１０倍）の＋極およびグランドに接続し、平織物Ｃ１の端部にカットせず残した導電糸Ｂをプリアンプの−極に接続した。平織物Ｃ１の端部からプリアンプの端子まで接続されている導電糸Ｂのうち、導電布Ａに覆われていない部分の長さは４ｍｍとした。

上記のようにして作製された布帛状センサをアンプ（増幅率１０倍）およびノイズカットフィルタ（５０−６０Ｈｚ）を通してオシロスコープに接続した。机の上に平織物Ｃ１を上にして静置し、ベースノイズを確認したところ、３０ｍＶ程度のノイズを受信した。机の上に置いたまま、布帛状センサの中央部に垂直にガラス棒を置いたり離したりしたところ、Ｓ／Ｎ比２．５の信号が得られた。（表１参照）。

（実施例２）
実施例１の積層体の導電布Ａ、絶縁布Ｄ１および平織物Ｃ１に加えて、さらに絶縁布Ｄ１および導電布Ａを積層し、すなわち導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ１、絶縁布Ｄ１および導電布Ａをこの順に積層した積層体を形成し、両側の導電布Ａをグランドに接続した。このとき、導電布Ａと絶縁布Ｄ１との間、絶縁布Ｄ１と平織物Ｃ１との間、平織物Ｃ１と絶縁布Ｄ１との間、および、絶縁布Ｄ１と導電布Ａとの間に、すなわち全層間に、空隙が形成されている。その他は、実施例１と同じである。計測結果は表１のとおりである。

（実施例３）
実施例２の積層体において、平織物Ｃ１の代わりに銅線を縫い付けた絶縁布Ｄ１を用いた。その他は、実施例２と同じである。計測結果は表１のとおりである。

（実施例４）
実施例２の積層体において、平織物Ｃ１の代わりに被覆導線を用いた。その他は、実施例２と同じである。計測結果は表１のとおりである。

（実施例５）
実施例２の積層体において、平織物Ｃ１の代わりに導電布Ａを用いた。その他は、実施例２と同じである。計測結果は表１のとおりである。

（実施例６）
実施例２の積層体において、さらに両外側が絶縁布Ｄ１で覆われており、それらの絶縁布Ｄ１とそれらに対向する導電布Ａとの間に空隙がある。その他は、実施例２と同じである。計測結果は表１のとおりである。

（実施例７）
実施例２の積層体において、平織物Ｃ１の端部からプリアンプの端子まで接続されている導電糸Ｂのうち、導電布Ａに覆われていない部分の長さを２０ｍｍとした。その他は、実施例２と同じである。計測結果は表１のとおりである。ただし、他の実施例に比べ、特にプリアンプの端子付近に手を近づけたときにはノイズが増大した。

（実施例８）
実施例２の積層体において、テープ状の各布帛の幅を２倍にしてカットし、平織物Ｃ１をカットする際、テープ状の織物片の中心に、長軸方向に沿って導電糸Ｂが２本配置されるようにし、導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ１（導電糸Ｂが２本）、絶縁布Ｄ１および導電布Ａの積層体を形成した。そして、それら２本の導電糸Ｂをそれぞれ別々のプリアンプの−極に接続した。その他は、実施例２と同じである。計測結果は表１のとおりである。平織物Ｃ１内の２本の導電糸Ｂの直上をそれぞれ押圧すると、別々に信号を観察することができ、どちらの導電糸Ｂの直上が押圧されたか判別することができた。

（実施例９）
実施例２のライン状の導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ１、絶縁布Ｄ１および導電布Ａの積層体を２本並べて絶縁布Ｄ１に縫い付けた。その他は、実施例２と同じである。計測結果は表１のとおりである。２枚の平織物Ｃ１内にそれぞれ配置された２本の導電糸Ｂの直上をそれぞれ押圧すると、別々に信号を観測することができ、どちらの導電糸Ｂの直上が押圧されたか判別することができた。

（実施例１０）
実施例８の導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ１（導電糸Ｂが２本）、絶縁布Ｄ１および導電布Ａの積層体において、一方の平織物Ｃ１と絶縁布Ｄ１との間に、さらに平織物Ｃ１（導電糸Ｂが２本）および絶縁布Ｄ１を挿入した。すなわち、導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ１（導電糸Ｂが２本）、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ１（導電糸Ｂが２本）、絶縁布Ｄ１および導電布Ａの積層体を形成した。ただし、一方の平織物Ｃ１の２本の導電糸Ｂが、他方の平織物Ｃ１の２本の導電糸Ｂと直行するように配置し、全ての導電布Ａおよび絶縁布Ｄ１は、２枚の平織物Ｃ１を覆う大きさの正方形とした。その他は、実施例８と同じである。計測結果は表１のとおりである。２枚の平織物Ｃ１内にそれぞれ２本ずつ配置された合計４本の導電糸Ｂの直上をそれぞれ押圧すると、別々に信号を観測することができ、どの導電糸Ｂの直上が押圧されたか判別することができた。また、導電糸Ｂが交差している部分の直上を押圧すると、対応する２本の導電糸Ｂに接続された検知器に同時に信号が観測され、どの導電糸Ｂの交差点が押圧されたか判別することができた。

（実施例１１）
導電布Ａを３枚、絶縁布Ｄ１を４枚、それぞれ幅４ｃｍ長さ１２ｃｍのテープ状にカットした。平織物Ｃ１を１枚、平織物Ｃ３を１枚、幅３ｃｍ長さ１０ｃｍのテープ状にカットした。平織物Ｃ１および平織物Ｃ３をカットする際、このテープ状の織物片の中心に、長軸方向に沿って導電糸Ｂが配置されるようにし、短辺の端部に配線用の導電糸Ｂを８ｍｍ残してカットした。平織物Ｃ３の端部に残した２本の導電糸Ｂは、互いに短絡しないよう収縮チューブで一部をそれぞれ被覆した。カットされた導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ１、絶縁布Ｄ１、導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ３、絶縁布Ｄ１および導電布Ａをこの順に積層し、導電布Ａおよび絶縁布Ｄ１は完全に重なるように配置し、平織物Ｃ１、平織物Ｃ３および端部の導電糸Ｂは導電布Ａおよび絶縁布Ｄ１からはみ出さないように配置し、各層間を両面テープで固定した。導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ１、絶縁布Ｄ１および導電布Ａの５層の間では、両面テープを、平織物Ｃ１中の導電糸Ｂに重ならないよう、テープ状の織物片の中央１ｃｍの幅の領域を避け、各布帛片の端部に長軸方向に沿って貼った。導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ３、絶縁布Ｄ１および導電布Ａの５層の間は、層間に空隙がないよう、全面に隙間なく貼った。その結果、導電布Ａと絶縁布Ｄ１と平織物Ｃ１と絶縁布Ｄ１と導電布Ａと絶縁布Ｄ１と平織物Ｃ３と絶縁布Ｄ１と導電布Ａとが積層された積層体が形成された。その積層体では、平織物Ｃ１とその上下の絶縁布Ｄ１との間に空隙が形成されている。

その後、積層体の３枚の導電布Ａをミノムシクリップでプリアンプａ（増幅率１０倍）およびプリアンプｂ（増幅率１０倍）の＋極およびグランドに接続した。平織物Ｃ１の端部にカットせず残した導電糸Ｂをプリアンプａの−極に接続した。平織物Ｃ１の端部からプリアンプａの端子まで接続されている導電糸Ｂのうち、導電布Ａに覆われていない部分の長さは４ｍｍとした。平織物Ｃ３の端部にカットせず残した２本の導電糸Ｂを、プリアンプｂの＋極（グランドと短絡されている）と−極にそれぞれ接続した。平織物Ｃ３の端部からプリアンプｂの端子まで接続されている導電糸Ｂのうち、導電布Ａに覆われていない部分の長さは４ｍｍとした。

上記のようにして作製された布帛状センサのプリアンプａを、アンプ（増幅率１０倍）およびノイズカットフィルタ（５０−６０Ｈｚ）を通してオシロスコープに接続した。机の上に静置し、ベースノイズを確認したところ、２１ｍＶ程度のノイズを受信した。机の上に置いたまま、布帛状センサの中央部に垂直にガラス棒を置いたり離したりしたところ、Ｓ／Ｎ比４．２の信号が得られた。（表１参照）。

上記の布帛状センサのプリアンプｂを、アンプおよびノイズカットフィルタ（５０−６０Ｈｚ）を通してオシロスコープに接続した。机の上に静置し、ベースノイズを確認したところ、２０ｍＶ程度のノイズを受信した。机の上に置いたまま、布帛状センサの中央部に垂直にガラス棒を置いたり離したりしたところ、圧電布からの信号は全く得られなかった。一方、布帛状センサを９０度曲げたところ、Ｓ／Ｎ比２．８の信号が得られた。ただし、この圧電布の出力については表１に記載していない。

（実施例１２）
導電布Ａを２枚、絶縁布Ｄ１を３枚、それぞれ幅４ｃｍ長さ１２ｃｍのテープ状にカットした。平織物Ｃ２を２枚、それぞれ幅３ｃｍ長さ１０ｃｍのテープ状にカットした。平織物Ｃ２をカットする際、このテープ状の織物片の中心に、長軸方向に沿って導電糸Ｂ１０本一組分が配置されるようにし、短辺の端部に配線用の導電糸Ｂを８ｍｍ残してカットした。カットされた導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ２、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ２、絶縁布Ｄ１、導電布Ａをこの順に積層し、導電布Ａおよび絶縁布Ｄ１は完全に重なるように配置し、平織物Ｃ２および端部の導電糸Ｂは導電布Ａおよび絶縁布Ｄ１からはみ出さないように配置し、層間を両面テープで固定した。両面テープは平織物Ｃ２中の導電糸Ｂに重ならないよう、テープ状の織物片の中央１ｃｍの幅の領域を避け、各布帛片の端部に長軸方向に沿って貼った。その結果、導電布Ａと絶縁布Ｄ１と平織物Ｃ２と絶縁布Ｄ１と平織物Ｃ２と絶縁布Ｄ１と導電布Ａとが積層された積層体が形成された。その積層体では、平織物Ｃ１の上側において平織物Ｃ２と絶縁布Ｄ１との間および導電布Ａと絶縁布Ｄ１との間に空隙が形成され、並びに、平織物Ｃ２の下側において平織物Ｃ２と絶縁布Ｄ１との間および導電布Ａと絶縁布Ｄ１との間に空隙が形成された。すなわち全層間に、空隙が形成された。

上記の布帛状センサを以下の通りＬＣＲメーターに接続した。２枚の導電布Ａをクリップで短絡させ、ＬＣＲメーターのグランドに接続した。１枚の平織物Ｃ２の端部にカットせず残した導電糸ＢをＬＣＲメーターの＋極に接続し、もう１枚の平織物Ｃ２の端部にカットせず残した導電糸ＢをＬＣＲメーターの−極に接続した。平織物Ｃ２の端部からＬＣＲメーターの電極までの距離は４ｍｍとし、ＬＣＲメーターの電極を別の導電布Ａでシールドし、シールドに用いた導電布Ａはグランドに接続した。上記の布帛状センサ１を机の上に静置し、１メガヘルツの周波数で２枚の平織物Ｃ２の間の静電容量を測定したところ、１３ｐＦの容量を示した。机の上に置いたまま、布帛状センサ１の中央部に垂直にガラス棒を置いたり離したりしたところ、Ｓ／Ｎ比７．６の信号が得られた。（表１参照）。

（実施例１３）
実施例１２の積層体において、平織物Ｃ２をカットする際、テープ状の織物片の中心に、長軸方向に沿って導電糸Ｂ１０本二組分が配置されるようにした。ただし、一方の平織物Ｃ２の導電糸Ｂが、他方の平織物Ｃ２の導電糸Ｂと直行するように配置し、全ての導電布Ａおよび絶縁布Ｄ１は、２枚の平織物Ｃ１を覆う大きさの正方形とした。その他は、実施例１２と同じである。計測結果は表１のとおりである。

（実施例１４）
実施例１３の積層体において、平織物Ｃ２の導電糸Ｂを被覆導線に置き換えた。その他は、実施例１３と同じである。計測結果は表１のとおりである。

（実施例１５）
実施例１１の積層体において、導電布Ａと絶縁布Ｄ１と平織物Ｃ１と絶縁布Ｄ１とを取り除き、導電布Ａと絶縁布Ｄ１と平織物Ｃ３（圧電布）と絶縁布Ｄ１と導電布Ａとが積層された積層体とした。その他は、実施例１１と同じである。布帛状センサを９０度曲げたところ、Ｓ／Ｎ比３．５の信号が得られた。この計測結果を表１に示す。

（実施例１６）
実施例１において、積層体の導電布Ａをグランドに接続しなかった。その他は、実施例１と同じである。その結果、手を近づけることで３００ｍＶ程度の大きなノイズを受信したが、Ｓ／Ｎ比８．０の信号が観測された。数回測定するうちに信号がオーバーシュートし、検知器のエラーが発生した（表１参照）。

（実施例１７）
実施例１２の積層体において、絶縁布Ｄ１および平織物Ｃ２を取り除き、導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ２、絶縁布Ｄ１、導電布Ａとが積層された積層体とし、積層体の導電布Ａをグランドに接続しなかった。その他は、実施例１２と同じである。その結果、Ｓ／Ｎ比７．６の信号が観測された（表１参照）。

（比較例１）
実施例１の積層体において、導電布Ａの代わりに平織物Ｃ１を用いた。言い換えると、導電布Ａが含まれておらず、導電布Ａによる電磁波シールドが無い状態であった。その他は、実施例１と同じである。その結果、４５０ｍＶ程度の大きなノイズを受信し、Ｓ／Ｎ比１．５の信号が観測された（表１参照）。

１ 布帛状センサ
１０ 素子
１０ａ 圧電素子
１０ｂ 静電素子
１１、１１−１、１１−２、１１−ｐ 導電性布帛
１２、１２−１、１２−２、１２−３ 絶縁性布帛
１３、１３−１、１３−２、１３−ａ１、１３−ａ２、１３−ｂ１、１３−ｂ２ 柔軟導電性材料
１４、１４−１、１４−２ 絶縁性布帛
１７−１、１７−２、１７−３、１７−４ 絶縁性布帛
２１−１、２１−２ 両面テープ
２２、２２−１、２２−２ 空隙
２３、２３−１、２３−２ 空隙
２５−ａ１、２５−ａ２、２５−ｂ１、２５−ｂ２ プリアンプ
２６ アンプ
２７ 検出部
２８ 送信部
３０ 検出器
３１ 電気配線
４０ 圧電性布帛
４１、４３ 柔軟導電性材料
４２ 圧電性繊維

Claims (14)

1. 導電性布帛により電磁波シールドされてなる布帛状センサ。
2. 前記導電性布帛としての第１の導電性布帛および第２の導電性布帛と、
   前記第１の導電性布帛と前記第２の導電性布帛との間に介在し、前記布帛状センサの出力となる電気信号を出力する柔軟導電材料と、
   を備え、
   前記第１の導電性布帛および前記第２の導電性布帛と前記柔軟導電性材料との間は電気的に絶縁されており、
   前記第１の導電性布帛と前記第２の導電性布帛とは電気的に短絡され、接地されており、
   前記柔軟導電性材料は平面視で前記第１の導電性布帛および前記第２の導電性布帛の内側に存在する、
   請求項１に記載の布帛状センサ。
3. 前記電気信号を増幅する増幅回路を更に備える、
   請求項２に記載の布帛状センサ。
4. 前記柔軟導電性材料の端部から前記増幅回路までを接続する配線の長さのうち、前記電磁波シールドで覆われていない部分の長さが１ｃｍ以下である
   請求項３に記載の布帛状センサ。
5. 該布帛状センサへの押圧または変形を検出する、
   請求項２から４のうちいずれか一項に記載の布帛状センサ。
6. 前記第１の導電性布帛と前記柔軟導電材料との間に介在する第１の絶縁性布帛と、
   前記第２の導電性布帛と前記柔軟導電材料との間に介在する第２の絶縁性布帛と、
   を更に備え、
   前記第１の導電性布帛と前記第１の絶縁性布帛との間および前記第１の絶縁性布帛と前記柔軟導電性材料との間の少なくとも一方に空隙を有し、
   前記第２の導電性布帛と前記第２の絶縁性布帛との間および前記第２の絶縁性布帛と前記柔軟導電性材料との間の少なくとも一方に空隙を有し、
   該布帛状センサへの押圧または変形の強度の変化に伴い発生および解消する静電気によって生じる、前記第１の導電性布帛または前記第２の導電性布帛と前記柔軟導電材料との間の電気信号を検出することにより、該布帛状センサへの押圧を検出する、
   請求項５に記載の布帛状センサ。
7. 前記第１の導電性布帛と前記柔軟導電材料との間に介在する第１の絶縁性布帛と、
   前記第２の導電性布帛と前記柔軟導電材料との間に介在する第２の絶縁性布帛と、
   を更に備え、
   該布帛状センサへの押圧または変形の強度の変化に伴い発生する前記第１の導電性布帛と前記第２の導電性布帛との距離の変化によって生じる、前記第１の導電性布帛又は前記第２の導電性布帛と前記柔軟導電材料との間の静電容量の変化を検出することにより、該布帛状センサへの押圧を検出する、
   請求項５に記載の布帛状センサ。
8. 前記柔軟導電性材料に近接する圧電性繊維を更に含み、
   該布帛状センサへの押圧または変形の強度の変化に伴い前記近接する圧電性繊維の変形によって生じる、前記圧電性繊維の電荷を検出することにより、該布帛状センサの変形を検出する、
   請求項５に記載の布帛状センサ。
9. 互いに絶縁されたライン状の柔軟導電性材料が少なくとも２本存在し、前記ライン状の柔軟導電性材料が互いに略平行に配置され、前記ライン状の柔軟導電性材料付近の押圧または変形を個々に信号として検出する、
   請求項２に記載の布帛状センサ。
10. 互いに絶縁されたライン状の柔軟導電性材料が少なくとも３本存在し、前記ライン状の柔軟導電性材料が２点以上の交差点を有し、前記交差点付近の押圧または変形を個々に検出する、
    請求項２に記載の布帛状センサ。
11. 互いに絶縁されたライン状の柔軟導電性材料が少なくとも４本存在し、前記ライン状の柔軟導電性材料が２組に分けられ、同じ組のライン状の柔軟導電性材料は略平行に配置され、異なる組のライン状の柔軟導電性材料は略直交に配置され、前記ライン状の柔軟導電性材料の交差点付近の押圧または変形を個々に検出する、
    請求項２に記載の布帛状センサ。
12. 前記布帛状センサの外面をカバーする絶縁性の布帛又はシートを更に備える、
    請求項１に記載の布帛状センサ。
13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の布帛状センサと、
    前記布帛状センサから出力される電気信号を増幅する増幅手段と、
    前記増幅手段で増幅された電気信号を検出する検出手段と、
    を備えるデバイス。
14. 前記検出手段から出力された電気信号を外部機器へ送信する送信手段をさらに備える、
    請求項１３に記載のデバイス。