TW201939220A - 動作檢測感測器及動作檢測方法 - Google Patents

Abstract

動作檢測感測器(1)之一形態為配戴在手指來檢測該手指之動作的動作檢測感測器，其包括固定於手指的支承構件、被支承構件支承並檢測由手指作用的三軸方向之應力的三軸應力感測器(13)、及被支承構件支承並檢測手指活動時的該手指之加速度的加速度感測器(14)。

Description

動作檢測感測器及動作檢測方法

本發明係關於一種動作檢測感測器及動作檢測方法。

通常，化妝時使用各種化妝品及化妝工具。化妝品中有化妝實施者可直接手持進行化妝的化妝品(例如，睫毛膏、眼線筆等)。此外，化妝時實施者有時會使用化妝工具(唇刷或腮刷等各種刷具、化妝粉撲、粉底海綿、化妝棉等)。

如上述進行化妝時，實施者手持使用化妝品及化妝工具(以下，統稱為化妝工具等)。因此，化妝工具等重視提高實施者直接手持時的使用感。此外，優選能夠對化妝工具等的使用感進行定量性檢測，以能客觀地判斷易使用性的提高。

為了定量性檢測該化妝工具等的易使用性，需要對化妝時的手指動作、進行該動作時手指感覺到的觸感進行檢測。關於手指感覺到的觸感，可藉由對受試者(使用化妝工具等的人)進行官能檢查而獲得。想對而言，關於手指的動作，可採用如專利文獻1公開的動作檢測感測器進行檢測。專利文獻1公開的感測器中，其臂部夾持手指，並由設於該臂部的歪曲量具來檢測手指的變形。
＜先前技術文獻＞
＜專利文獻＞

專利文獻1：日本特開2013-3782號公報

＜發明所欲解決之問題＞

然而，對於採用官能檢查所獲得的觸感，受試者的主觀影響較大，因此無法斷言官能檢查足以進行客觀判斷。根據專利文獻1公開的發明，雖能達成預期目的，卻無法對手指感覺到的觸感進行充分正確的評價。

鑒於上述問題點開發出本發明，其目的在於提供一種能夠對受試者手指感覺到的觸感之客觀判斷進行適宜檢測的動作檢測感測器及動作檢測方法。
＜用於解決問題之手段＞

動作檢測感測器之一形態為配戴在手指來檢測該手指之動作的動作檢測感測器，其特徵在於包括：固定於該手指的支承構件；被該支承構件支承，檢測由該手指作用的三軸方向之應力的三軸應力感測器；被該支承構件支承，檢測該手指動作時的該手指之加速度的加速度感測器。

動作檢測方法之一形態，其特徵在於包括：將具備三軸應力感測器及加速度感測器的動作檢測感測器配戴在手指，使該手指接觸物體表面的同時使該手指活動的工序；對在該手指活動的期間由該動作檢測感測器檢測出的三軸方向的應力、及由該加速度感測器檢測出的加速度進行合計的工序。
＜發明之功效＞

根據本發明的技術，能夠提高在包括電源開關電路的半導體芯片內的配線的配置自由度。

化妝品具有保濕及紫外線防禦等機能性價值，同時也是一種重視“光滑”及“清爽”等修飾感及奢華感等感性價值的商品。基於人憑借其五感所獲取的資訊，可實際體會作為工業產品價值的感性價值。因化妝品質地之微秒差別導致影響嗜好之情形多有發生，因此，憑借觸覺而實際感覺到的觸感佔據重要位置。尤其是塗抹於肌膚上使用的護膚化妝品，剷平評價的語言表現中多會使用“滋潤”及“光滑”等與觸感相關的感性詞語。

然而，這些感性詞語並無工學定義，其定義及程度因個人價值觀及經驗而異。感性亦隨環境或狀況發生偏離、變動，因此難以客觀把握。另外，通常而言，識別“粗糙”及“光滑”等手指觸感時會受到觸壓或手指動作等觸動作之影響。即，根據“強按壓”及“輕按壓”等觸壓之不同、“快速觸摸”及“緩慢觸摸”的觸動作速度之不同，實際體會到的感性詞語的種類及程度也不同。

重要的是把握觸動作及其相關機能並進行共享化。然而，根據“稍微加緊”及“輕輕觸摸”等曖昧程度的詞彙表現，難以正確把握個人的觸動作及手指細膩差別的傳達。因此，難以與他人共享觸動作中的觸壓，且，也不易客觀確認自身的觸動作狀況。從而，觸動作中的觸壓，與“粗糙”及“光滑”等表示個人觸覺的感性詞語同樣，可稱之為內隱知識(Tacit knowledge)。

護膚化妝品之流變性質隨著肌膚上基劑的水份揮發而連續變化。人憑借其手指及肌膚的共同動作來感知該變化。觸覺，依靠肌膚及手指中存在的巴氏小體(Pacinian corpuscle)及梅氏小體(Meissner's corpuscle)等感覺受體(receptor)進行察覺。這些感覺受體被伴隨觸動作產生的振動的特定頻率觸發。例如，巴氏小體被200Hz～500Hz之中頻帶振動觸發，梅氏小體被低頻帶振動觸發。

另外，手指的感覺受體不僅能察覺振動，還能察覺到產生磨擦時的手指變形狀態。因此，若要進一步客觀地評價受試者的手指感覺到的觸感，振動及摩擦的測量極為重要。然而，根據歷來的動作檢測感測器，雖然能夠檢測觸壓，卻無法對產生何種摩擦進行高精度檢測。本發明者基於上述嶄新的構想，獲得了下述發明之實施形態。

以下，參照附圖來具體說明實施形態。圖1至圖5是表示本發明實施形態之動作檢測感測器的圖。圖1為俯視圖，圖2是從上面觀測時的透視圖，圖3為底面圖。圖4為配戴在手指的狀態下的正面圖，圖5為配戴在手指的狀態下的斜視圖。

本實施形態之動作檢測感測器1以受試者的手指31作為被檢測體，具有檢測該手指31動作的功能。動作檢測感測器1包括框體11、三軸應力感測器13、加速度感測器14及緩衝材15，配戴在手指31來檢測指31之動作。

框體11收容緩衝材15。同時，框體11還包括露出緩衝材15的部分，緩衝材15於配戴狀態下能夠與手指31之側部接觸。三軸應力感測器13，其檢測面朝向手指31，並與基板12一同被埋設在緩衝材15中。可撓性扁平線纜(flexible flat cable：FFC)16藉由基板12連接於三軸應力感測器13，FFC16之另一端連接於緩衝材15内的控制基板20。加速度感測器14例如被安裝在控制基板20上。另外，控制基板20包括控制電路23，其用於對三軸應力感測器13之檢測結果及加速度感測器14之檢測結果進行合計。

緩衝材15例如由矽膠材等膠材構成，在配戴狀態下與手指31接觸，向三軸應力感測器13施加與手指31動作時的手指31變形量相應的應力。相對而言，框體11由硬質塑料等高剛性材料構成，由緩衝材15施加於三軸應力感測器13的程度的應力實質上不會使框體11變形。基板12也由高剛性材料構成，由緩衝材15施加於三軸應力感測器13的程度的應力實質上不會使基板12變形。即，緩衝材15比框體11及基板12更容易彈性變形。在本實施形態中，框體11、基板12及緩衝材15被包含於支承構件，基板12相當於基座。支承構件具有在配戴狀態下夾持手指31的夾持部21，並具有接觸部22，其在相對於夾持部21更接近手指31根部側的位置與手指31接觸。夾持部21從接觸部22向手指31的兩側方伸出，以能夠在配戴狀態下目視確認指甲32。另外，在手指31的動作中框體11保持一定形狀，因此該支承構件在手指31的動作中保持一定外形。

在此，關於三軸應力感測器13進行說明。圖6是表示基板12及三軸應力感測器13的斜視圖。圖7是表示三軸應力感測器13的平面圖。

如圖6所示，三軸應力感測器13設於基板12上，基板12上裝配有與三軸應力感測器13電連接的FFC16。本實施形態中，基板12上裝配有2條FFC16，但FFC16之數量並不限定於此。三軸應力感測器13如圖7所示，包括用於檢測x軸方向應力的應力檢測部13x、用於檢測y軸方向應力的應力檢測部13y及用於檢測z軸方向應力的應力檢測部13z。應力檢測部13x及應力檢測部13y與檢測面13s平行，用於檢測彼此正交的2個方向的應力。應力檢測部13z用於檢測與檢測面13s垂直方向的應力。即，應力檢測部13x及應力檢測部13y檢測作用於三軸應力感測器13的剪斷應力，應力檢測部13z檢測作用於三軸應力感測器13的垂直應力。

在此，對作為剪斷應力部之一的應力檢測部13x進行說明。圖8A是表示應力檢測部13x的結構的概略圖。圖8B是表示應力檢測部13x的動作的概略圖。

應力檢測部13x，如圖8A所示，包含設在基板上的導電膜30、40及50。在導電膜30與導電膜40之間設有梁43，在導電膜30與導電膜50之間設有梁53。梁43具有未導入雜質的i型Si膜41及導入雜質的具有導電性的雜質Si膜42。梁53具有未導入雜質的i型Si膜51及導入雜質的具有導電性的雜質Si膜52。Si膜41及雜質Si膜42在x軸方向上接觸，Si膜51及雜質Si膜52在x軸方向上接觸。梁43及53彼此平行延伸，雜質Si膜42與雜質Si膜52彼此相對。並且，由雜質Si膜42與52，以及電阻R1與R2構成惠斯登電橋(Wheatstone bridge)電路。在電阻R1及電阻R2的連接點與導電膜30之間提供電壓E，測定導電膜40與導電膜50之間的電位差e₀ 。

雜質Si膜42及52的電阻，藉由壓阻效應(piezoresistance effect)，隨其自身的作用的應力之大小而變化。即，如圖8B所示，剪斷應力35作用於梁43及53時，雜質Si膜42及52的電阻隨其大小變化。因此，電位差e₀ 反映出剪斷應力35之大小，藉由測定電位差e₀ ，能夠檢測出剪斷應力的x軸方向成份之大小。並且，在梁43與梁53之間，以Si膜為基準的x軸方向上的雜質Si膜的位置相異，因此電阻值的變化相反。即，雜質Si膜42的電阻值上昇時雜質Si膜52的電阻值下降，雜質Si膜42的電阻值下降時雜質Si膜52的電阻值上昇。

應力檢測部13y藉由與應力檢測部13x相同的機構，能夠檢測剪斷應力的y軸方向成份的大小。關於應力檢測部13z，由於梁沿著與檢測面垂直的方向變形，因此能夠檢測作用於檢測面的垂直應力。

如上所述，在本實施形態中，三軸應力感測器13能夠檢測出由手指31作用的正交三軸方向的應力。

加速度感測器14例如是三軸加速度感測器。作為加速度感測器14，例如可以使用加速度敏感度為0.061mg、0.122mg、0.244mg，0.488mg，加速度範圍為±2g、±4g、±8g、±16g的加速度感測器。此外，作為加速度感測器14還可以使用6軸加速度感測器，其在檢測三軸方向的加速度的同時能夠檢測角加速度。作為此類6軸加速度感測器能夠使用具有上述加速度敏感度之外，例如可檢測的角加速度敏感度為4.375mdps、8.75mdps、17.50mdps、35.70mdps，角加速度範圍為±125dps、±250dps、±500dps、±1000dps、±2000dps的加速度感測器。也可以使用僅用於檢測角加速度的角加速度感測器。

其次，關於動作檢測感測器1的動作進行説明。

動作檢測感測器1，如圖5所示，以夾持部21夾持手指31的指甲32之兩側部、且接觸部22與手指31接觸的方式被配戴在手指31上。此時，手指31發生少許變形，該變形傳達至緩衝材15，緩衝材15發生彈性變形，與該變形量相應的應力會作用於三軸應力感測器13。另外，動作檢測感測器1至少有3處與手指31接觸，因此，動作檢測感測器1相對於手指31的相對位置被固定。

配戴動作檢測感測器1的受試者在皮膚上塗擦化妝品後，在皮膚與手指31的指腹部之間會有複雜的應力發揮作用，同時手指31的兩側部也會有複雜的變形。手指31兩側部的變形傳遞至緩衝材15，緩衝材15發生複雜的彈性變形，與該變形量相應的應力作用於三軸應力感測器13。然後，三軸應力感測器13藉由應力檢測部13x、13y及13z檢測作用於其自身的剪斷應力及垂直應力。另外，在三軸應力感測器13進行三軸應力檢測的同時，加速度感測器14檢測塗擦時的手指31的加速度。這些檢測結果經由FFC16等，被輸入到安裝在控制基板20上的控制電路23，控制電路23對其進行合計。其合計結果，被傳送到外部的電腦等電子機器。進行該傳送時可利用有線通信，亦可利用無線通信。然後，由電子機器解析在塗擦中自哪個方向有何等強度的應力作用於手指31。

藉由動作檢測感測器1，能夠對手指31側部的變形進行3次元檢測。手指31側部的變形可反映出手指31本身的變形，因此，藉由對手指31側部的變形進行3次元檢測，並對該檢測結果及加速度感測器14的檢測結果進行解析，能夠推測出在塗擦中手指31受到來自哪個方向的何等強度的應力之作用。且，該推測結果不含受試者之主觀要素，可進行客觀性的數值化。因此，藉由動作檢測感測器1，能夠對受試者手指感覺到的觸感的客觀性判斷進行適當的檢測。

如上所述獲得的動作檢測結果，可利用於以下情形。

例如，在化妝熟練者及初學者塗擦化妝品時進行動作檢測，對其結果進行數值化並加以比較。經比較後，初學者可進行練習，以達到與熟練者相同的檢測結果，提高自身技術。採用該方法，能夠對化妝技術進行客觀比較，因此，便於初學者理解在塗擦中應在何種時機如何進行修正。

例如，熟練者也能夠按照每規定期間對自身的動作檢測結果進行比較，找出改善點，進行練習以能夠獲得更高的塗擦技術。

作用於手指31的應力，除了受試者動作之外，還受到所塗擦的化妝品狀態之影響。因此，例如，基於動作檢測結果，能夠對化妝品狀態進行數值化。由此，開發化妝品時，藉由對手指31與皮膚之間產生的化妝品變化及隨之察覺到的觸感進行數值化，能夠有效利用於化妝品的質地設計。

例如，不僅是作用於手指31的應力，還能夠對作用於皮膚的應力進行數值化。在不僅重視手指31的觸感，同時還重視皮膚的觸感的情形下，藉由對作用於皮膚的應力進行數值化，可進行更為客觀的評價。

如圖9所示，緩衝材15優選包含在配戴狀態下在三軸應力感測器13上朝向手指31膨脹的膨脹部19。緩衝材15藉由包含膨脹部19，可使緩衝材15的變形集中於三軸應力感測器13上，能夠以更高的精度進行檢測。

在此，手指31的形狀及易變形程度等存在個體差異，另外，即使是同一受試者，手指31的形狀及易變形程度等也時會變化。因此，為了進行更高精度的檢測，在使用動作檢測感測器1對手指31進行動作檢測處理之前，優選進行將手指31側部的變形量與手指接觸力的值彼此關連的校正處理(Calibration)。

在本實施形態中，由動作檢測感測器1向外部傳送合計結果，在外部進行解析，此外也可以在動作檢測感測器1設置解析電路，由該解析電路進行應力解析，再將該解析結果傳送至外部。

以上，詳細說明了本發明的實施形態，但本發明並不限定於上述特定的實施形態，在專利申請範圍所記載的本發明主旨範圍內，可進行各種變形及變更。

例如，可以不使用化妝工具等，藉由使淨皮膚與手指直接接觸，可用於皮膚狀態的評價。

本申請基於2018年2月19日向日本國專利廳提出之專利申請第2018-027162號請求優先權，並引用其全部內容。

1‧‧‧動作檢測感測器

11‧‧‧框體

12‧‧‧基板

13‧‧‧三軸應力感測器

14‧‧‧加速度感測器

15‧‧‧緩衝材

16‧‧‧可撓性扁平線纜

19‧‧‧膨脹部

20‧‧‧控制基板

21‧‧‧夾持部

22‧‧‧接觸部

23‧‧‧控制電路

圖1是表示本發明實施形態之動作檢測感測器的俯視圖。

圖2是表示本發明實施形態之動作檢測感測器的俯視透視圖。

圖3是表示本發明實施形態之動作檢測感測器的仰視圖。

圖4是表示將本發明的實施形態之動作檢測感測器配戴在手指的狀態的正視圖。

圖5是表示將本發明的實施形態之動作檢測感測器配戴在手指的狀態的斜視圖。

圖6是表示基板及三軸應力感測器的斜視圖。

圖7是表示三軸應力感測器的平面圖。

圖8A是表示三軸應力感測器中包含的用於檢測剪斷應力的應力檢測部的結構的概略圖。

圖8B是表示三軸應力感測器中包含的用於檢測剪斷應力的應力檢測部的動作的概略圖。

圖9是表示將本發明的實施形態之動作檢測感測器的變形例配戴在手指的狀態的正視圖。

Claims (18)

1. 一種配戴在手指來檢測該手指之動作的動作檢測感測器，其特徵在於包括： 支承構件，固定在該手指； 三軸應力感測器，被該支承構件支承，檢測由該手指作用的三軸方向之應力；及 加速度感測器，被該支承構件支承，檢測該手指動作時的該手指的加速度。
2. 根據請求項1之動作檢測感測器，其中 該加速度感測器包括三軸加速度感測器及角加速度感測器之至少一方，該三軸加速度感測器檢測三軸方向之加速度，該角加速度感測器檢測角加速度。
3. 根據請求項1之動作檢測感測器，其中 包括緩衝材，該緩衝材覆蓋該三軸應力感測器，在配戴狀態下與該手指接觸，並將與該手指動作時的該手指的變形量相應的應力施加於該三軸應力感測器。
4. 根據請求項3之動作檢測感測器，其中 該緩衝材為彈性材。
5. 根據請求項4之動作檢測感測器，其中 該彈性材為橡膠材。
6. 根據請求項4之動作檢測感測器，其中 該彈性材為矽膠材。
7. 根據請求項3之動作檢測感測器，其中 該緩衝材具有膨脹部，在配戴狀態下，該膨脹部在該三軸應力感測器上朝向該手指膨脹。
8. 根據請求項1之動作檢測感測器，其中 該支承構件在該手指的動作中保持一定形狀。
9. 根據請求項1之動作檢測感測器，其中 該支承構件具有夾持部，在配戴狀態下，該夾持部夾持該手指。
10. 根據請求項9之動作檢測感測器，其中 該三軸應力感測器被固定在該夾持部的彼此相對之面。
11. 根據請求項9之動作檢測感測器，其中 該支承構件包括： 框體，收容該三軸應力感測器；及 基座，位於該框體內並設於該夾持部， 該三軸應力感測器被固定在該基座。
12. 根據請求項9之動作檢測感測器，其中 該支承構件具有接觸部，該接觸部在相對於該三軸應力感測器更接近該手指根部側之處與該手指接觸， 該夾持部自該接觸部向該手指的側方伸出，以能夠目視確認配戴狀態下的指甲。
13. 一種動作檢測方法，其特徵在於包括： 將具備三軸應力感測器及加速度感測器的動作檢測感測器配戴在手指，並使該手指接觸物體表面的同時使該手指活動的工序；及 對在使該手指活動的期間由該動作檢測感測器檢測出的三軸方向之應力、及由該加速度感測器檢測出的加速度進行合計的工序。
14. 根據請求項13之動作檢測方法，其中 該加速度感測器包含三軸加速度感測器及角加速度感測器之至少一方，該三軸加速度感測器檢測三軸方向之加速度，該角加速度感測器於檢測角加速度。
15. 根據請求項13之動作檢測方法，其中 基於該三軸方向之應力及該加速度的合計結果，對該物體的表面狀態進行數值化的工序。
16. 根據請求項13之動作檢測方法，其中 基於該三軸方向之應力及該加速度的合計結果，對該物體所受應力進行數值化的工序。
17. 根據請求項15之動作檢測方法，其中 在使該手指活動的工序中，在該物體表面塗擦物質。
18. 根據請求項13之動作檢測方法，其中 取得該三軸方向之應力及該加速度的複數個合計結果，並對複數個合計結果彼此進行比較的工序。