JP2019176574A - トランスデューサー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータとして機能させたときの同誘電層の変形量が誘電層の周辺環境によって意図した値からずれることを、手間をかけることなく抑制できるトランスデューサー装置を提供する。【解決手段】同装置は、誘電エラストマ層１を挟む第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３と、第１導電ゴム層から連続するように形成されている計測用部位１ａを挟む第３導電ゴム層５及び第４導電ゴム層６と、を備える。同装置は、指令値Ｖｔに対応した電圧を第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３に対し印加することによって誘電エラストマ層１を厚さ方向に変形させる制御部８も備える。制御部８は、第３導電ゴム層５及び第４導電ゴム層６を介して計測用部位１ａの静電容量Ｃｓを測定し、その測定された静電容量Ｃｓに基づいて計測用部位１ａの比誘電率εｒを求め、その比誘電率εｒを誘電エラストマ層１の比誘電率εｒとして上記指令値Ｖｔの算出に用いる。【選択図】図１

Description

本発明は、トランスデューサー装置に関する。

誘電層を厚さ方向に挟む第１電極層及び第２電極層を備えており、上記誘電層を厚さ方向に変形させるアクチュエータ、及び、上記誘電層に作用する物理量（圧力や変形量）を検出するセンサといったトランスデューサー装置が知られている。同装置は、第１電極層及び第２電極層に対し接続される制御部を備えている。

上記制御部は、トランスデューサー装置をアクチュエータとして機能させる場合、第１電極層及び第２電極層に対する印加電圧の指令値を算出し、その指令値に対応した電圧を第１電極層及び第２電極層に対し印加することによって誘電層を厚さ方向に変形させる。また、上記制御部は、トランスデューサー装置をセンサとして機能させる場合、第１電極層及び第２電極層からの電気信号に基づき誘電層に作用する物理量を算出する。

ところで、トランスデューサー装置をアクチュエータとして機能させる場合、第１電極層及び第２電極層に対する電圧の印加に伴う誘電層における厚さ方向についての変形量が、誘電層周辺の温度や湿度といった周辺環境によって変わってくる。また、トランスデューサー装置をセンサとして機能させる場合、第１電極層及び第２電極層からの電気信号に基づき算出された誘電層に作用する物理量が、誘電層周辺の温度や湿度といった周辺環境によって変わってくる。

このため、特許文献１、２に示されるように、周辺環境の変化に伴う誘電層の変形特性の変化をデータとして記憶しておき、温度及び湿度等の周辺環境に基づき上記記憶されたデータを参照して、上記印加電圧の指令値を補正したり、上記算出された誘電層に作用する物理量を補正したりすることが考えられる。

トランスデューサー装置をアクチュエータとして機能させる場合において、上述したように温度及び湿度等の周辺環境に基づき上記印加電圧の指令値を補正すれば、誘電層の厚さ方向についての変形量が、周辺環境によって意図しない値にずれることを抑制できる。

また、トランスデューサー装置をセンサとして機能させる場合において、上述したように温度及び湿度等の周辺環境に基づき上記算出された誘電層に作用する物理量を補正すれば、同センサによって検出される上記物理量が、周辺環境によって適正値からずれることを抑制できる。

特許第５１３１９３９号公報 特開２００７−１０１３３８号公報

しかし、温度及び湿度といった誘電層の周辺環境に応じて、上記印加電圧の指令値及び上記算出された誘電層に作用する物理量を補正する場合、周辺環境の変化に伴う誘電層の変形特性の変化をデータとして記憶しておく必要があり、そのために要する手間が無視できない問題となる。

本発明の目的は、アクチュエータとして機能させたときの同誘電層の変形量が誘電層の周辺環境によって意図した値からずれること、及び、センサとして機能させたときに検出される物理量が誘電層の周辺環境によって適正値からずれることを、手間をかけることなく抑制できるトランスデューサー装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するトランスデューサー装置は、第１誘電層を厚さ方向に挟む第１電極層及び第２電極層と、第１誘電層から連続するように形成されている第２誘電層を厚さ方向に挟む第３電極層及び第４電極層と、を備える。更に、上記トランスデューサー装置は、第１電極層及び第２電極層に対する印加電圧の指令値を算出し、その指令値に対応した電圧を第１電極層及び第２電極層に対し印加することによって第１誘電層を厚さ方向に変形させる制御部も備える。この制御部は、第３電極層及び第４電極層を介して前記第２誘電層の静電容量Ｃｓを測定し、その測定された静電容量Ｃｓに基づいて上記指令値を算出する。

第１電極層及び第２電極層に対し電圧を印加することによって第１誘電層を厚さ方向に変形させる際の変形量は、温度及び湿度といった第１誘電層の周辺環境によって変わる場合がある。これは、その周辺環境によって第１誘電層の比誘電率が変わり、そうした第１誘電層の周辺環境に応じた比誘電率の変化を考慮して第１電極層及び第２電極層に対する電圧の印加を行っていないためである。上記構成によれば、第２誘電層が第１誘電層から連続していることから、上記第２誘電層の比誘電率εｒは第１誘電層の比誘電率εｒとほぼ等しくなる。上記第２誘電層の比誘電率εｒは第２誘電層の静電容量Ｃｓに関係する値であり、その第２誘電層の静電容量Ｃｓに基づいて上記指令値が算出される。そして、このように算出された上記指令値に対応した電圧を第１電極層及び第２電極層に対し印加することにより、第１誘電層の周辺環境に応じた比誘電率の変化を考慮して、第１電極層及び第２電極層に対する電圧の印加が行われるようになる。その結果、第１電極層及び第２電極層に対する上記電圧の印加に伴って第１誘電層が変形するときの変形量が、第１誘電層の周辺環境によって意図した値からずれることを抑制できる。従って、第１誘電層の周辺環境に応じて上記指令値を補正する場合のように、その周辺環境の変化に伴う誘電層の変形特性の変化をデータとして記憶しておき、そのデータを参照して上記指令値の補正を行う必要がなくなり、上記データの記憶等に要する手間がかかることもない。

なお、上記制御部は、測定された静電容量Ｃｓに基づいて第２誘電層の比誘電率εｒを求め、その比誘電率εｒを第１誘電層の比誘電率εｒとして上記指令値の算出に用いるものとすることが考えられる。なお、上述したように、測定された静電容量Ｃｓに基づいて第２誘電層の比誘電率εｒを直接求める代わりに、同比誘電率εｒが反映された値を求め、その求めた値に基づいて上記指令値を算出するようにしてもよい。

上記課題を解決するトランスデューサー装置は、第１誘電層を厚さ方向に挟む第１電極層及び第２電極層と、第１誘電層から連続するように形成されている第２誘電層を厚さ方向に挟む第３電極層及び第４電極層と、を備える。更に、上記トランスデューサー装置は、第１電極層及び第２電極層からの電気信号に基づき第１誘電層に作用する物理量（圧力や変形量）を算出する制御部も備える。この制御部は、第３電極層及び第４電極層を介して第２誘電層の静電容量Ｃｓを測定し、その測定された静電容量Ｃｓに基づいて上記物理量を算出する。

第１電極層及び第２電極層からの電気信号に基づき算出された第１誘電層に作用する物理量は、温度及び湿度といった第１誘電層の周辺環境によって変わる場合がある。これは、その周辺環境によって第１誘電層の比誘電率が変わり、そうした第１誘電層の周辺環境に応じた比誘電率の変化を考慮して上記物理量の算出を行っていないためである。上記構成によれば、第２誘電層が第１誘電層から連続していることから、上記第２誘電層の比誘電率εｒは第１誘電層の比誘電率εｒとほぼ等しくなる。上記第２誘電層の比誘電率εｒは第２誘電層の静電容量Ｃｓに関係する値であり、その第２誘電層の静電容量Ｃｓに基づいて上記物理量が算出される。このように上記物理量を算出することにより、第１誘電層の周辺環境に応じた比誘電率の変化を考慮して、上記物理量の算出が行われるようになる。その結果、トランスデューサー装置によって検出された第１誘電層に作用する物理量が、第１誘電層の周辺環境によって適正値からずれることを抑制できる。

上記制御部は、測定された静電容量Ｃｓに基づいて第２誘電層の比誘電率εｒを求め、その比誘電率εｒを第１誘電層の比誘電率εｒとして上記物理量の算出に用いるものとすることが考えられる。なお、上述したように、測定された静電容量Ｃｓに基づいて第２誘電層の比誘電率εｒを直接求める代わりに、同比誘電率εｒが反映された値を求め、その求めた値に基づいて上記指令値を算出するようにしてもよい。

上記トランスデューサー装置において、上記第３電極層は、上記第２誘電層の厚さ方向両側のうち、上記第１電極層に対応する側に位置しており、且つ、その第１電極層とは分離されているものとすることが考えられる。また、上記第４電極層は、上記第２誘電層の厚さ方向両側のうち、上記第２電極層に対応する側に位置しており、且つ、その第２電極層とは分離されているものとすることが考えられる。

なお、上記第４電極層を上述したように第２電極層と分離されているものとする場合、上記第３電極層を上記第１電極層から連続するように形成されているものとしてもよい。
この構成によれば、第１〜第４電極層をそれぞれ制御部に接続する配線のうち、制御部と第３電極層とを接続する配線、及び、制御部と第１電極層とを接続する配線を共通化することができるため、制御部と第１〜第４電極層との間の配線量を少なくすることができる。

また、上記第３電極層を上述したように第１電極層と分離されているものとする場合、上記第４電極層を上記第２電極層から連続するように形成されているものとしてもよい。
この構成によれば、第１〜第４電極層をそれぞれ制御部に接続する配線のうち、制御部と第４電極層とを接続する配線、及び、制御部と第２電極層とを接続する配線を共通化することができるため、制御部と第１〜第４電極層との間の配線量を少なくすることができる。

上記トランスデューサー装置において、第１誘電層、第１電極層、及び第２電極層によって形成されるトランスデューサー部と、第２誘電層、第３電極層、及び第４電極層によって形成される計測部とは、共通の伝熱板に接するように設けられているものとすることが考えられる。

この構成によれば、トランスデューサー部の第１誘電層と計測部の第２誘電層との間で伝熱板を介して熱のやりとりが行われるため、両者の温度がより一層近い値となる。このため、第２誘電層の誘電率εｒを第１誘電層の誘電率εｒとして用いる際、その誘電率εｒを一層適切な値となるようにすることができる。

アクチュエータとして機能するトランスデューサー装置を模式的に示す断面図。 センサとして機能するトランスデューサー装置を模式的に示す断面図。 同装置を斜め上方から見た状態を概略的に示す斜視図。 センサとして機能するトランスデューサー装置を模式的に示す斜視図。 同装置を展開した状態を示す平面図。 トランスデューサー装置の他の例を模式的に示す断面図。

［第１実施形態］
以下、トランスデューサー装置の第１実施形態について、図１を参照して説明する。
図１は、アクチュエータとして機能するトランスデューサー装置を模式的に示している。同装置は、架橋されたポリロタキサンによって形成されている多数の誘電エラストマ層１と、その誘電エラストマ層１を厚さ方向に挟んで正負の電極を構成する多数の第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３と、を備えている。第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３は、導電性シリコンエラストマによって形成されている。なお、上記誘電エラストマ層１、上記第１導電ゴム層２、及び上記第２導電ゴム層３はそれぞれ、第１誘電層、第１電極層、及び第２電極層としての役割を担う。そして、同装置においては、多数の誘電エラストマ層１、第１導電ゴム層２、及び第２導電ゴム層３によってトランスデューサー部４が形成されている。

同装置における多数の誘電エラストマ層１のうちの一つは、その誘電エラストマ層１から連続するように形成されている計測用部位１ａを有している。従って、計測用部位１ａも、誘電エラストマ層１と同じく、架橋されたポリロタキサンによって形成されている。そして、計測用部位１ａは、第３導電ゴム層５及び第４導電ゴム層６によって厚さ方向両側から挟まれている。これら第３導電ゴム層５及び第４導電ゴム層６も、第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３と同じく、導電性シリコンエラストマによって形成されている。

第３導電ゴム層５は、計測用部位１ａの厚さ方向両側のうち、第１導電ゴム層２に対応する側に位置しており、且つ、その第１導電ゴム層２とは分離されている。また、第４導電ゴム層６は、計測用部位１ａの厚さ方向両側のうち、第２導電ゴム層３に対応する側に位置しており、且つ、その第２導電ゴム層３とは分離されている。なお、上記計測用部位１ａ、上記第３導電ゴム層５、及び上記第４導電ゴム層６はそれぞれ、第２誘電層、第３電極層、及び第４電極層としての役割を担う。そして、同装置においては、計測用部位１ａ、第３導電ゴム層５、及び第４導電ゴム層６によって計測部７が形成されている。

同装置は、第１導電ゴム層２、第２導電ゴム層３、第３導電ゴム層５、及び第４導電ゴム層６に対しそれぞれ接続されている制御部８を備えている。この制御部８は、第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３に対する印加電圧の指令値Ｖｔを算出し、その指令値Ｖｔに対応した電圧を第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３に対し印加することによって、それら第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３によって挟まれた各誘電エラストマ層１を厚さ方向に縮小するよう変形させる。また、制御部８が第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３に対する電圧の印加を停止すると、各誘電エラストマ層１が復元して元の厚さに戻る。

次に、制御部８による上記指令値Ｖｔの算出について詳しく説明する。
制御部８は、第３導電ゴム層５及び第４導電ゴム層６を介して計測用部位１ａの静電容量Ｃｓを測定し、その測定された静電容量Ｃｓに基づいて上記指令値Ｖｔを算出する。

より詳しくは、制御部８は、測定された静電容量Ｃｓ、電気定数ε０、電極層の面積Ｓ、誘電層の膜厚ｔ、誘電層の浮遊容量Ｃ０に基づき、次の式（１）を用いて計測用部位１ａの比誘電率εｒを算出する。

式（１）を用いて計測用部位１ａの比誘電率εｒを算出する場合、面積Ｓとしては計測用部位１ａにおける第３導電ゴム層５と第４導電ゴム層６とで挟まれた部分の平断面積が用いられ、膜厚ｔとしては計測用部位１ａの厚さが用いられ、浮遊容量Ｃ０としては計測用部位１ａや制御部８の浮遊容量（設計者の意図しない静電容量成分）が用いられる。また、電気定数ε０は真空の誘電率である。これらのパラメータは固定値であって予め求められたものが用いられる。

制御部８は、上述したように求めた計測用部位１ａの比誘電率εｒを誘電エラストマ層１の比誘電率εｒとして上記指令値Ｖｔの算出に用いる。詳しくは、次の式（２）における各パラメータに必要な値を代入して電圧Ｖを算出し、その算出された電圧Ｖを上記指令値Ｖｔとする。

式（２）を指令値Ｖｔの算出に用いる場合、ヤング率Ｙとして誘電エラストマ層１のヤング率が用いられる一方、電圧無印加状態での誘電エラストマ層１の厚さＬが用いられる。また、電気定数ε０は真空の誘電率である。これらのパラメータは固定値であって予め求められたものが用いられる。

制御部８は、誘電エラストマ層１の厚さ方向の変形量の目標値を変形量ΔＬとして設定する。ここで電圧印加時の誘電エラストマ層１の厚さｔは、可変値であって「ＬーΔＬ」で示される。更に、上述したように式（１）で算出した比誘電率εｒを式（２）で用いる誘電エラストマ層１の比誘電率εｒとして設定する。そして、これら変形量ΔＬ、比誘電率εｒ、電気定数ε０、厚さｔ、ヤング率Ｙ、及び厚さＬに基づき式（２）を用いて電圧Ｖを算出し、算出された電圧Ｖを指令値Ｖｔとする。

次に、本実施形態のトランスデューサー装置の作用について説明する。
上記指令値Ｖｔが誘電エラストマ層１の比誘電率εｒ等に基づき式（２）を用いて算出されている。更に、式（２）で用いる上記比誘電率εｒとしては、式（１）によって算出される計測用部位１ａの比誘電率εｒが用いられる。この計測用部位１ａは、誘電エラストマ層１から連続するように形成されているため、誘電エラストマ層１が受ける周辺環境（温度や湿度等）からの影響と同様の影響を周辺環境から受けるようになる。このため、計測用部位１ａの比誘電率εｒは誘電エラストマ層１の比誘電率εｒと等しくなる。

従って、上述したように算出された計測用部位１ａの比誘電率εｒを誘電エラストマ層１の比誘電率εｒとして用いて上記指令値Ｖｔの算出に用いることにより、算出された指令値Ｖｔが誘電エラストマ層１の周辺環境に応じた比誘電率εｒの変化を考慮した値となる。そして、上記指令値Ｖｔに対応した電圧を第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３に対し印加することにより、誘電エラストマ層１の周辺環境を考慮して第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３に対する電圧の印加が行われるようになる。その結果、第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３に対する上記電圧の印加に伴って誘電エラストマ層１が変形するときの変形量が、誘電エラストマ層１の周辺環境によって意図した値からずれることは抑制される。

仮に、こうしたずれの抑制を上記指令値Ｖｔの補正を通じて実現する場合、誘電エラストマ層１の周辺環境の変化に伴う同誘電エラストマ層１の変形特性の変化をデータとして記憶しておき、そのデータを参照して上記指令値Ｖｔの補正を行う必要があるため、上記データの記憶等に要する手間がかかる。しかし、上記ずれを抑制するうえで、そうした手間がかかることはない。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３に対し指令値Ｖｔに対応した電圧を印加したとき、誘電エラストマ層１の厚さ方向についての変形量が、誘電エラストマ層１の周辺環境によって意図した値からずれることを、手間をかけることなく抑制することができる。

［第２実施形態］
次に、トランスデューサー装置の第２実施形態について、図２及び図３を参照して説明する。なお、この実施形態のトランスデューサー装置はセンサとして機能する、同装置における第１実施形態のトランスデューサー装置と同一の部分については、第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

図２に示されるように、トランスデューサー装置は、一つの誘電エラストマ層１と、その誘電エラストマ層１を厚さ方向に挟む第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３と、を備えている。誘電エラストマ層１は、その誘電エラストマ層１から連続するように形成されている計測用部位１ａを有している。計測用部位１ａは、第３導電ゴム層５及び第４導電ゴム層６によって厚さ方向両側から挟まれている。第３導電ゴム層５は第１導電ゴム層２と分離されており、第４導電ゴム層６は第２導電ゴム層３と分離されている。そして、同装置においては、誘電エラストマ層１、第１導電ゴム層２、及び第２導電ゴム層３によってトランスデューサー部４が形成されており、計測用部位１ａ、第３導電ゴム層５、及び第４導電ゴム層６によって計測部７が形成されている。

図３に示すように、第１導電ゴム層２、第２導電ゴム層３、及びトランスデューサー部４はそれぞれ複数設けられている。複数の第１導電ゴム層２は、誘電エラストマ層１に沿いつつ、互いに間隔をおいて平行となるように設けられている。一方、複数の第２導電ゴム層３も、誘電エラストマ層１に沿いつつ、互いに間隔をおいて平行となるように設けられている。なお、第１導電ゴム層２の延びる方向と第２導電ゴム層３の延びる方向とはほぼ９０°異なっている。そして、複数の第１導電ゴム層２はそれぞれ制御部８に接続されており、且つ、複数の第２導電ゴム層３もそれぞれ制御部８に接続されている。

第３導電ゴム層５及び第４導電ゴム層６は、誘電エラストマ層１における第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３によって挟まれていない部分に設けられている。そして、第３導電ゴム層５及び第４導電ゴム層６もそれぞれ制御部８に対し接続されている。

この実施形態のトランスデューサー装置は、誘電エラストマ層１に作用する物理量として圧力や変形量を検出するセンサとして機能する。そして、同装置の制御部８は、トランスデューサー部４の静電容量の変化に基づき、誘電エラストマ層１に作用する物理量（圧力や変形量）を算出する。更に、制御部８は、いずれのトランスデューサー部４の静電容量が変化しているかに基づき、誘電エラストマ層１における上記物理量が作用している位置を検知する。

次に、制御部８による誘電エラストマ層１に作用する物理量の算出について詳しく説明する。
制御部８は、第３導電ゴム層５及び第４導電ゴム層６を介して、外力が作用しない計測用部位１ａの静電容量Ｃｓを測定し、その測定された静電容量Ｃｓに基づいて上記物理量を算出する。

より詳しくは、制御部８は、測定された静電容量Ｃｓ、電気定数ε０、面積Ｓ、膜厚ｔ、浮遊容量Ｃ０に基づき、上記式（１）を用いて計測用部位１ａの比誘電率εｒを算出する。更に、制御部８は、このように求められた計測用部位１ａの比誘電率εｒを、誘電エラストマ層１の比誘電率εｒとして上記物理量の算出に用いる。

上記物理量として、外力が作用する誘電エラストマ層１の厚さｔ方向についての変形量ΔＬ（＝Ｌーｔ）を算出する場合、上記式（１）で算出した比誘電率εｒを上記式（１）の比誘電率εｒに代入する。言い換えれば、誘電エラストマ層１の比誘電率εｒとして計測用部位１ａの比誘電率εｒを代入する。更に、式（１）における他の各パラメータに必要な値を代入して変形量ΔＬを算出する。なお、厚さＬは、外力が作用しない状態における誘電エラストマ層１の厚さである。

次に、本実施形態のトランスデューサー装置の作用について説明する。
上述したように算出された計測用部位１ａの比誘電率εｒを誘電エラストマ層１の比誘電率εｒとして用いて上記変形量ΔＬの算出に用いることにより、算出された変形量ΔＬが誘電エラストマ層１の周辺環境に応じた比誘電率εｒの変化を考慮した値となる。このように誘電エラストマ層１の周辺環境に応じた比誘電率εｒの変化を考慮して上記変形量ΔＬの算出が行われるため、トランスデューサー装置によって検出された誘電エラストマ層１に作用する物理量が、誘電エラストマ層１の周辺環境によって適正値からずれることは抑制される。

なお、本実施形態のトランスデューサー装置を人体の動きの測定に使用した場合、比誘電率εｒが汗等に含まれる塩類及び脂質の影響を受けるが、その場合でも上記適正値からのずれを同様に抑制できる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（２）センサとして機能するトランスデューサー装置によって検出される物理量が、誘電エラストマ層１の周辺環境によって適正値からずれることを、手間をかけることなく抑制することができる。

［第３実施形態］
次に、トランスデューサー装置の第２実施形態について、図４及び図５を参照して説明する。なお、この実施形態のトランスデューサー装置はセンサとして機能する。同装置における第２実施形態のトランスデューサー装置と同一の部分については、第２実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

図４に示されるように、この実施形態のトランスデューサー装置は、架橋されたポリロタキサンやシリコーン等によって形成された円柱型エラストマ９の側周面及び両端面に接着されており、同円柱型エラストマ９の変形の大きさ（変形量）や方向を検出するものである。同装置における誘電エラストマ層１は、円柱型エラストマ９の側周面及び両端面を覆うように設けられている。また、同装置における第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３は、上記誘電エラストマ層１を厚さ方向に挟むように設けられている。

図５は、図４のトランスデューサー装置を展開した状態を示している。図５から分かるように、誘電エラストマ層１は、円柱型エラストマ９の側周面を覆う帯部１０と、その帯部１０から突出して円柱型エラストマ９の両端面を覆う円形部１１と、を備えている。また、誘電エラストマ層１の計測用部位１ａは、上記帯部１０から突出するように延びている。

第１導電ゴム層２は、誘電エラストマ層１の帯部１０において同帯部１０の長手方向に間隔をおいて並列に設けられているとともに、誘電エラストマ層１の円形部１１にも設けられている。また、第２導電ゴム層３も、第１導電ゴム層２と同様、誘電エラストマ層１の帯部１０において同帯部１０の長手方向に間隔をおいて並列に設けられているとともに、誘電エラストマ層１の円形部１１にも設けられている。なお、図５に示される第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３の各々は、一枚のものとして形成されていてもよいし、図３に示されるように平行に並ぶ複数のものとして形成されていてもよい。

また、誘電エラストマ層１の計測用部位１ａは、その厚さ方向（図５の紙面と直交する方向）において、第３導電ゴム層５と第４導電ゴム層６とによって挟まれている。トランスデューサー装置には、第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３の各対、並びに、第３導電ゴム層５及び第４導電ゴム層６を制御部８と接続するためのワイヤハーネス１２が設けられている。このワイヤハーネス１２は、制御部８との接続に用いられるコネクタ１３を備えている。

ワイヤハーネス１２の内部には、第１導電ゴム層２、第２導電ゴム層３、第３導電ゴム層５、及び第４導電ゴム層６をそれぞれ制御部８に対し接続するための配線が設けられている。なお、これらの配線は各々独立していてもよいし、第２導電ゴム層３に繋がる配線と第４導電ゴム層６に繋がる配線とは互いに連結されていてもよい。

本実施形態によれば、第２実施形態に記載した（２）の効果に加え、以下に示す効果が得られるようになる。
（３）円柱型エラストマ９が変形すると、そのときの変形態様（変形量や変形方向等）に応じて、誘電エラストマ層１の各部位が厚さ方向について個別に変形する。そうした誘電エラストマ層１の各部位の変形に応じて、各トランスデューサー部４の静電容量が変化する。制御部８は、この変化に基づき、トランスデューサー部４に作用する物理量を算出する。そして、トランスデューサー装置は、制御部８によって算出された誘電エラストマ層１の各部位の物理量に基づき、円柱型エラストマ９の変形態様（変形量や変形の方向）を検出する。

制御部８が誘電エラストマ層１の各部位に作用する物理量を算出する際には、計測用部位１ａの比誘電率εｒが誘電エラストマ層１の比誘電率εｒとして上記算出に用いられる。これにより、算出した物理量が誘電エラストマ層１の周辺環境によって適正値がずれることはなくなる。従って、トランスデューサー装置によって検出された円柱型エラストマ９の変形量や変形の方向についても、誘電エラストマ層１の周辺環境からの影響を受けない適正なものとすることができる。

［その他の実施形態］
なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・第３実施形態において、第１導電ゴム層２、第２導電ゴム層３、第３導電ゴム層５、及び第４導電ゴム層６を制御部８に接続する各配線については、必ずしもワイヤハーネス１２として設ける必要はない。すなわち、上記各配線をワイヤハーネス化することなく個別に設けるようにしてもよい。この場合、各配線を各導電ゴム層２，３，５，６と同じ材質にしてもよいし別の材質にしてもよい。

・第１及び第２実施形態において、図６に示すように第４導電ゴム層６を第２導電ゴム層３から連続するように形成してもよい。この構成によれば、第１導電ゴム層２、第２導電ゴム層３、第３導電ゴム層５、及び第４導電ゴム層６をそれぞれ制御部８に接続する配線のうち、制御部８と第４導電ゴム層６とを接続する配線、及び、制御部８と第２導電ゴム層３とを接続する配線を共通化することができる。このため、制御部８と第１導電ゴム層２、第２導電ゴム層３、第３導電ゴム層５、及び第４導電ゴム層６との間の配線量を少なくすることができる。

・第１及び第２実施形態のように、第４導電ゴム層６を第２導電ゴム層３と分離させている場合、第３導電ゴム層５を第１導電ゴム層２から連続するように形成してもよい。この構成によれば、第１導電ゴム層２、第２導電ゴム層３、第３導電ゴム層５、及び第４導電ゴム層６をそれぞれ制御部８に接続する配線のうち、制御部８と第３導電ゴム層５とを接続する配線、及び、制御部８と第１導電ゴム層２とを接続する配線を共通化することができる。このため、制御部８と第１導電ゴム層２、第２導電ゴム層３、第３導電ゴム層５、及び第４導電ゴム層６との間の配線量を少なくすることができる。

・第１及び第２実施形態において、図６に示すようにトランスデューサー部４と計測部７とを共通の伝熱板１４に接するように設けてもよい。この構成によれば、トランスデューサー部４の誘電エラストマ層１と計測部７の計測用部位１ａとの間で伝熱板１４を介して熱のやりとりが行われるため、両者の温度がより一層近い値となる。このため、計測用部位１ａの比誘電率εｒを誘電エラストマ層１の比誘電率εｒとして用いる際、その比誘電率εｒを一層適切な値となるようにすることができる。

・第１及び第２実施形態では、誘電エラストマ層１と計測用部位１ａとを製造時に同一の厚さとしたが、異なる厚さであってもよい。
・第１〜第３実施形態では、第１導電ゴム層２及び第２導電ゴム層３をトランスデューサー装置の最外寄りに配置しているが、全体をシリコーンや架橋されたポリロタキサン等の絶縁性エラストマで覆ってもよい。

１…誘電エラストマ層、１ａ…計測用部位、２…第１導電ゴム層、３…第２導電ゴム層、４…トランスデューサー部、５…第３導電ゴム層、６…第４導電ゴム層、７…計測部、８…制御部、９…円柱型エラストマ、１０…帯部、１１…円形部、１２…ワイヤハーネス、１３…コネクタ、１４…伝熱板。

Claims (8)

1. 第１誘電層を厚さ方向に挟む第１電極層及び第２電極層と、
   前記第１誘電層から連続するように形成されている第２誘電層を厚さ方向に挟む第３電極層及び第４電極層と、
   前記第１電極層及び前記第２電極層に対する印加電圧の指令値を算出し、その指令値に対応した電圧を前記第１電極層及び前記第２電極層に対し印加することによって前記第１誘電層を厚さ方向に変形させる制御部と、
   を備えており、
   前記制御部は、前記第３電極層及び前記第４電極層を介して前記第２誘電層の静電容量Ｃｓを測定し、その測定された静電容量Ｃｓに基づいて前記指令値を算出することを特徴とするトランスデューサー装置。
2. 前記制御部は、測定された静電容量Ｃｓに基づいて第２誘電層の比誘電率εｒを求め、その比誘電率εｒを第１誘電層の比誘電率εｒとして前記指令値の算出に用いるものである請求項１に記載のトランスデューサー装置。
3. 第１誘電層を厚さ方向に挟む第１電極層及び第２電極層と、
   前記第１誘電層から連続するように形成されている第２誘電層を厚さ方向に挟む第３電極層及び第４電極層と、
   前記第１電極層及び前記第２電極層からの電気信号に基づき前記第１誘電層に作用する物理量を算出する制御部と、
   を備えており、
   前記制御部は、前記第３電極層及び前記第４電極層を介して前記第２誘電層の静電容量Ｃｓを測定し、その測定された静電容量Ｃｓに基づいて前記物理量を算出することを特徴とするトランスデューサー装置。
4. 前記制御部は、測定された静電容量Ｃｓに基づいて第２誘電層の比誘電率εｒを求め、その比誘電率εｒを第１誘電層の比誘電率εｒとして前記物理量の算出に用いるものである請求項３に記載のトランスデューサー装置。
5. 前記第３電極層は、前記第２誘電層の厚さ方向両側のうち、前記第１電極層に対応する側に位置しており、且つ、その第１電極層とは分離されており、
   前記第４電極層は、前記第２誘電層の厚さ方向両側のうち、前記第２電極層に対応する側に位置しており、且つ、その第２電極層とは分離されている請求項１〜４のいずれか一項に記載のトランスデューサー装置。
6. 前記第３電極層は、前記第２誘電層の厚さ方向両側のうち、前記第１電極層に対応する側に位置しており、且つ、その第１電極層から連続するように形成されており、
   前記第４電極層は、前記第２誘電層の厚さ方向両側のうち、前記第２電極層に対応する側に位置しており、且つ、その第２電極層とは分離されている請求項１〜４のいずれか一項に記載のトランスデューサー装置。
7. 前記第３電極層は、前記第２誘電層の厚さ方向両側のうち、前記第１電極層に対応する側に位置しており、且つ、その第１電極層とは分離しており、
   前記第４電極層は、前記第２誘電層の厚さ方向両側のうち、前記第２電極層に対応する側に位置しており、且つ、その第２電極層から連続するように形成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載のトランスデューサー装置。
8. 前記第１誘電層、前記第１電極層、及び前記第２電極層によって形成されるトランスデューサー部と、前記第２誘電層、前記第３電極層、及び前記第４電極層によって形成される計測部とは、共通の伝熱板に接するように設けられている請求項１〜７のいずれか一項に記載のトランスデューサー装置。