WO2023214565A1 - 感圧センサ - Google Patents

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WO2023214565A1
WO2023214565A1 PCT/JP2023/017057 JP2023017057W WO2023214565A1 WO 2023214565 A1 WO2023214565 A1 WO 2023214565A1 JP 2023017057 W JP2023017057 W JP 2023017057W WO 2023214565 A1 WO2023214565 A1 WO 2023214565A1
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WO
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sensor
base material
pressure
sensor element
wiring
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/017057
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English (en)
French (fr)
Inventor
健太郎 窪田
雅博 菊池
Original Assignee
凸版印刷株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
    • G01L5/161—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance
    • G01L5/1623—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance of pressure sensitive conductors

Definitions

  • the present invention relates to a sheet-like pressure-sensitive sensor that detects pressure and shear stress.
  • pressure-sensitive sensors that detect pressure and shear stress
  • pressure-sensitive sensors that have a structure in which a conductive layer or a resin layer is sandwiched between two opposing electrodes. This pressure-sensitive sensor changes the physical quantity between the electrodes by deforming the conductive layer or the resin layer due to an external force, and can detect pressure or shear stress based on the change in the physical quantity between the electrodes.
  • Patent Document 1 a pair of conductor layers and a pair of resistor layers covering each of the conductive band layers are provided between two opposing substrates, and a pressure contact force is applied between the resistor layers.
  • a pressure-sensitive device is described that detects the electrical resistance value between resistor layers.
  • An object of the present invention is to provide a pressure-sensitive sensor that has a plurality of measuring parts inside the sensor, can accurately measure both pressure and shear stress, and can prevent electrical noise and failure.
  • the pressure-sensitive sensor according to the present invention is capable of detecting pressure and shear stress, and includes a first base material, a second base material, and a plurality of base materials provided between the first base material and the second base material.
  • the plurality of sensor elements includes a first sensor element, two second sensor elements arranged point-symmetrically about the first sensor element, and a second sensor element arranged symmetrically with respect to the first sensor element.
  • each of the first sensor element, two second sensor elements, and two third sensor elements has a first sensor electrode provided on the first base material and a first sensor electrode provided on the second base material.
  • a second sensor electrode provided opposite to the sensor electrode, and a pressure sensitive layer provided between the opposing first sensor electrode and second sensor electrode, the first sensor electrode, the second sensor electrode and the pressure sensitive layer. are provided separately corresponding to each of the first sensor element, two second sensor elements, and two third sensor elements, and the first sensor electrode and the second sensor element are provided on the first base material and the second base material.
  • a plurality of wirings connected to the second sensor electrode are provided, and the wiring provided on the first base material and the wiring provided on the second base material do not overlap, and all the wirings are connected to each other. They are separated by 100 ⁇ m or more in plan view.
  • a pressure-sensitive sensor that has a plurality of measurement parts inside the sensor, can accurately measure both pressure and shear stress, and can prevent electrical noise and failure.
  • FIG. 1A is a schematic diagram of a pressure-sensitive sensor according to a first embodiment.
  • FIG. 1B is a schematic diagram of a pressure-sensitive sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 1C is a schematic diagram illustrating the positional relationship of wiring connected to the sensor element.
  • FIG. 1D is a schematic diagram illustrating the positional relationship of wiring connected to the sensor element.
  • FIG. 1E is a schematic diagram illustrating details of the arrangement of wiring connected to the sensor element.
  • FIG. 2A is a schematic diagram of a pressure-sensitive sensor according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 2B is a schematic diagram of a pressure-sensitive sensor according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 3A is a diagram for explaining the principle of pressure measurement.
  • FIG. 3A is a diagram for explaining the principle of pressure measurement.
  • FIG. 3B is a diagram for explaining the principle of measuring shear stress.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a pressure-sensitive sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 5A is an exploded view of the pressure-sensitive sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 5B is an exploded view of the pressure-sensitive sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 6A is a schematic diagram of a pressure-sensitive sensor according to the third embodiment.
  • FIG. 6B is a schematic diagram of a pressure-sensitive sensor according to the third embodiment.
  • FIG. 7A is a schematic diagram of a pressure-sensitive sensor according to a modification of the third embodiment.
  • FIG. 7B is a schematic diagram of a pressure-sensitive sensor according to a modification of the third embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a pressure-sensitive sensor according to the fourth embodiment.
  • FIG. 9A is an exploded view of a pressure-sensitive sensor according to the fourth embodiment.
  • FIG. 9B is an exploded view of the pressure-sensitive sensor according to the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a pressure-sensitive sensor according to Comparative Example 4.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a pressure-sensitive sensor according to Example 2.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a pressure-sensitive sensor according to Example 4.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a pressure-sensitive sensor according to Comparative Example 1.
  • FIG. 1A and 1B are schematic diagrams of a pressure-sensitive sensor according to a first embodiment. More specifically, FIG. 1A is a transparent plan view of the pressure-sensitive sensor, and FIG. 1B is a side view of the pressure-sensitive sensor.
  • the pressure-sensitive sensor 100 includes a first base material 101, a second base material 102, and a plurality of sensor elements 1, 2a, and 2b provided between the first base material 101 and the second base material 102.
  • the sensor elements 1, 2a, and 2b each include, for example, a pair of sensor electrodes and a pressure-sensitive layer that is provided between the sensor electrodes and whose physical characteristics change depending on the load.
  • the sensor elements 2a and 2b are arranged symmetrically with respect to the sensor element 1, and are aligned in one direction.
  • sensor electrodes (not shown) constituting the sensor elements 1, 2a and 2b, a wiring 5 commonly connected to the sensor elements 1, 2a and 2b, and a wiring 5 connected to the wiring 5 are disposed.
  • Electrodes 16a to 16c are provided, respectively connected to electrodes 16a to 6c.
  • the center of symmetry of the sensor elements 2a and 2b coincides with the center (center of gravity) of the sensor element 1 and the center (center of gravity) of the detection area.
  • the first base material 101 and the second base material 102 are particularly thin base materials on which the sensor elements 1, 2a and 2b, the wiring lines 5 and 6a to 6c, and the electrodes 15 and 16a to 16c can be formed. Not limited.
  • the first base material 101 and the second base material 102 include plastic films such as polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), and polyethylene naphthalate (PEN), paper, glass epoxy plates, glass, and rubbers such as urethane and butadiene.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PI polyimide
  • PEN polyethylene naphthalate
  • a sheet, a metal plate such as SUS or Cu alloy, etc. can be used.
  • an elastic body such as rubber may be used as a pressure buffer depending on the pressure to be sensed.
  • a conductive base material When using a conductive base material, it is desirable to coat the surface with an insulating material so as not to affect the sensor, signal line, or electrode. Furthermore, either a flexible base material having flexibility or a flat base material that does not substantially bend can be used, and can be selected as appropriate depending on the application of the pressure-sensitive sensor.
  • the thickness of the first base material 101 and the second base material 102 is not particularly limited, but thinner is preferable.
  • the thickness is preferably about 0.01 mm to 0.2 mm, and when using a metal plate, the thickness is preferably about 0.01 mm to 0.1 mm.
  • the planar shape of the first base material 101 and the second base material 102 of this embodiment is a quadrilateral, but the planar shape is not limited to this, and can be any shape suitable for the location where the sensor is installed, such as a triangle or a circle. It can be any shape.
  • the sensor elements 1, 2a, and 2b may be resistance change type sensors in which opposing electrodes are in direct contact with each other and read pressure changes based on changes in the contact area between the electrodes, or sensors in which a dielectric material is sandwiched between opposing electrodes to detect pressure.
  • a capacitance change type sensor can be used that reads the change in capacitance due to deformation of the dielectric material and converts the read change in capacitance into pressure. From the viewpoint of thinning, it is preferable to use a sensor with a thickness of 1 mm or less.
  • three sensor elements are arranged between the first base material 101 and the second base material 102, but the number of sensor elements may be two or more. Furthermore, when three or more sensor elements are arranged, two or more other arbitrary sensor elements may be arranged in a direction different from the direction in which any two sensor elements are arranged. The larger the number of sensor elements, the more minute changes in pressure can be read, but since the overall size of the pressure-sensitive sensor 100 becomes larger, the number of sensor elements can be selected and determined as appropriate depending on the application and the like. Further, the plurality of sensor elements may be arranged at equal intervals, or may be arranged at irregular intervals.
  • the size and shape of the sensor elements 1, 2a, and 2b are also not particularly limited.
  • the shape of the sensor element is square, but the shape of the sensor element may be circular or rectangular as long as it is compatible with the pressure range (shear stress range) to be measured, and the shape of the entire pressure-sensitive sensor can be changed. You can select as appropriate.
  • the wirings 5 and 6a to 6c and the electrodes 15 and 16a to 16c may be formed of a conductive material suitable for the specifications of the sensor element used, and the material and formation method are not particularly limited.
  • Wiring and electrodes may be formed, for example, by forming a conductive film such as copper or aluminum over the entire surface of the base material and patterning it using photolithography or punching, or by forming it using silver ink or copper ink. It may be formed by a printing method such as screen printing or gravure printing. Further, when using a general vinyl conducting wire or the like, it may be fixed on the base material with an adhesive or the like.
  • the wiring 5 is formed on the first base material 101, and the wirings 6a to 6c are formed on the second base material 102.
  • the wiring 5 and the wirings 6a to 6c are configured so that they do not intersect and the interval between adjacent wirings is 100 ⁇ m or more when viewed in plan. If the wiring 5 and the wirings 6a to 6c intersect, or if the interval between adjacent wirings becomes smaller than 100 ⁇ m in plan view, errors may occur during wiring formation or the adhesion between the first base material 101 and the second base material 102 may occur. Due to errors during alignment and deformation of the adhesive between base material 101 and base material 102, the wires become close to each other, and the current flowing in one wire affects the current flowing in the other wire, resulting in decreased measurement accuracy and short circuits. This may cause malfunctions such as
  • the wiring 5 (first wiring) formed on the first base material 101 does not branch outside the detection area, enters the detection area as a single wiring, and connects the sensor elements 1, 2a and 2a inside the detection area. It is commonly connected to each electrode of 2b.
  • the wiring 5 forms a branched current path inside the detection region. By branching the current path formed by the wiring 5 inside the detection area, the expansion of the wiring outside the detection area can be suppressed, and the size of the sensor can be reduced.
  • FIGS. 1C and 1D are schematic diagrams illustrating the positional relationship of wiring connected to each sensor element.
  • FIG. 1C is a plan view of sensor elements 1 and 2a shown in FIG. 1A
  • FIG. 1D is a plan view of sensor element 2b shown in FIG. 1A.
  • rectangles represent electrodes provided on each sensor element
  • long dashed line segments represent extensions L1 of wiring 5
  • dashed line segments represent extensions L2 of wirings 6a to 6c.
  • the black circle represents the intersection of the extension lines L1 and L2.
  • the extension lines L1 and L2 intersect inside the same sensor element.
  • the wiring lines 5 and 6a to 6c are formed so that the angle formed by the extension lines L1 and L2 is 90° or 180°.
  • the angle formed by the extension lines L1 and L2 is preferably 45° or more and 180° or less. If the angle formed by the extension lines L1 and L2 is smaller than 45°, variations in thickness will occur due to the two wires being lined up close to each other near the sensor element, resulting in deformation of each sensor element when a shear load is applied. A difference occurs, and the detection accuracy of shear stress decreases.
  • FIG. 1E is a schematic diagram illustrating details of the arrangement of wiring connected to each sensor element.
  • the sensor electrode provided on the first base material is referred to as the first sensor electrode
  • the sensor electrode provided on the second base material is referred to as the second sensor electrode.
  • the wiring provided on the first base material and connected to the first sensor electrode is referred to as the first wiring
  • the wiring provided on the second base material and connected to the second sensor electrode is referred to as the second wiring.
  • the rectangle in FIG. 1E represents a region where the first sensor electrode and the second sensor electrode are provided.
  • the extension line L1 of the first wiring and the extension line L2 of the second wiring intersect within the first sensor electrode and the second sensor electrode, and the intersection of the extension lines L1 and L2 is defined as P. do. Further, a half straight line with the intersection point P as an end point and including the extension line L1 and a part of the first wiring connected to the first sensor electrode is defined as Lh. In FIG. 1E, the extension line L1 of the first wiring and the extension line L2 of the second wiring intersect within the first sensor electrode and the second sensor electrode, and the intersection of the extension lines L1 and L2 is defined as P. do. Further, a half straight line with the intersection point P as an end point and including the extension line L1 and a part of the first wiring connected to the first sensor electrode is defined as Lh. In FIG.
  • the half-line Lh' shown by the dashed line is a half-line obtained by rotating the half-line Lh by 45° clockwise around point P
  • the half-line Lh'' shown by the dashed-double line is a half-line This is a half-line obtained by rotating Lh by 315° clockwise around point P (-45° counterclockwise).
  • the half line Lh is rotated clockwise around the intersection P from a position of 45° (half line Lh') to a position of 315° (half line Lh'') in plan view
  • the half line Lh is The area through which it passes is designated as R (the area shown by hatching).
  • the second wiring connected to the second sensor electrode is located in a region R defined with reference to the position of the portion of the first wiring connected to the first sensor electrode facing the second sensor electrode. It is located. "The second wiring is arranged in the region R" includes the case where the second wiring is arranged on the half straight line Lh' or Lh''. When the first wiring and the second wiring are close to each other, when shear stress is applied, the thickness of the first wiring and the second wiring causes the sensor electrode to tilt, leading to a decrease in detection accuracy.
  • the second wiring is arranged in the region R, even if the connection point between the first wiring and the first sensor electrode is close to the connection point between the second wiring and the second sensor electrode, the first wiring and the second Since the interval between the wirings can be made sufficiently large, the inclination of the sensor electrode when shear stress is applied can be reduced, and the detection accuracy of shear stress can be improved.
  • the first wiring and the second wiring are connected so that the extension line L1 of the first wiring and the extension line L2 of the second wiring do not intersect, the extension lines L1 and L2 are parallel, and the first wiring and the second wiring are parallel.
  • Two wirings may be arranged. Also in this case, since the interval between the first wiring and the second wiring can be made sufficiently large, the inclination of the sensor electrode can be suppressed and the detection accuracy of shear stress can be improved.
  • FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams of a pressure-sensitive sensor according to a modification of the first embodiment. More specifically, FIG. 2A is a transparent plan view of a part of the pressure-sensitive sensor, and FIG. 2B is a side view of the pressure-sensitive sensor.
  • an elastic body 7 is provided on the second base material 102 to cover the sensor elements 1, 2a, and 2b.
  • the elastic body 7 can be formed of a rubber material such as silicone rubber or butadiene rubber, or a resin material such as epoxy resin or urethane resin.
  • a plate-like layer may be arranged instead of the elastic body 7, a plate-like layer may be arranged.
  • the plate-like layer can be formed of metal such as aluminum or stainless steel, glass, etc. whose surface has been subjected to insulation treatment.
  • a method for detecting pressure and shear stress using the pressure sensor 100 will be described with reference to FIGS. 3A and 3B.
  • FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining the principle of measuring pressure and shear stress.
  • illustrations of the second base material 102, the wirings 6a to 6c, and the electrodes 16a to 16c are omitted for simplification of illustration.
  • FIG. 3A shows a state in which force is applied from the Z-axis direction (direction perpendicular to the surface of the first base material 101).
  • the elastic body 7 deforms and the force is transmitted to the sensor elements 1, 2a, and 2b. Since the detection accuracy and pressure response speed of each sensor element may differ, it is necessary to determine which sensor's output will be used as the pressure in the Z-axis direction.
  • the sensor element 1 located at the center is used as a pressure detection element in the Z-axis direction. Furthermore, even if there is no elastic body 7 or plate-like layer, pressure is directly transmitted to the sensor elements 1, 2a, and 2b via the second base material (not shown), so that signals are output from each sensor element.
  • the response output from the sensor element 1 when a predetermined force is applied is recorded in advance while changing the magnitude of the applied force, and saved as a calibration curve. Thereafter, by using a calibration curve prepared in advance, the output signal of the sensor element 1 can be converted into pressure in the Z-axis direction.
  • the force that generates the shear stress in the X-axis direction is the resultant force A of the X-axis component and the Z-axis component.
  • the component in the Z-axis direction when the resultant force A is applied to the pressure sensor 100 can be detected based on the output of the sensor element 1, as described with reference to FIG. 3A.
  • the applied force includes a component in the X-axis direction
  • the pressure on the sensor elements 1, 2a, and 2b will be biased.
  • the force applied to the sensor element 2a is defined as an eccentric force 1
  • the force applied to the sensor element 1 is defined as an eccentric force 2 (pressure in the Z-axis direction)
  • the force applied to the sensor element 2b is defined as an eccentric force 3.
  • the difference between the output signal from the sensor element 2a and the output signal from the sensor element 2b differs depending on the magnitude of the shear stress in the X-axis direction.
  • the response outputs and the difference between the response outputs from the sensor elements 2a and 2b when a predetermined force is applied are recorded in advance while changing the magnitude of the applied force, and saved as a calibration curve. Thereafter, by using a calibration curve prepared in advance, the output signals of the sensor elements 2a and 2b can be converted into pressure in the Z-axis direction.
  • the pressure-sensitive sensor 100 including the sensor elements 1, 2a, and 2b constitutes one sensor unit that can detect pressure in the Z-axis direction and shear stress in the X-axis direction.
  • a sensor capable of detecting pressure at a plurality of locations may be configured by arranging a plurality of sensor units two-dimensionally.
  • the wiring provided inside the sensor unit has a greater effect on pressure measurement.
  • the shear stress is measured using the bias of the load inside the sensor unit (bias 1 to 3 shown in FIG. 3B).
  • bias 1 to 3 shown in FIG. 3B the bias of the load inside the sensor unit
  • the load balance inside the sensor unit is disrupted, causing an error in the measurement of shear stress. This is thought to be due to the fact that the load is applied to the wiring, which is a place where it is originally desired to avoid applying the load.
  • the influence of the wiring when a load is applied is reduced by reducing the area occupied by the wiring in the pressure-sensitive sensor 100. It is preferable that the ratio of the area occupied by the wiring to the area of the detection region where pressure and shear stress are to be detected is 15% or less.
  • the detection area refers to a range of the load input surface (surface) of the pressure-sensitive sensor 100 used for pressure detection.
  • the range indicated by the two-dot chain line is the detection area, and the detection area includes all the sensor elements 1, 2a, and 2b, and the common wiring connected to the sensor elements 1, 2a, and 2b. 5 and some of the wirings 6a to 6c.
  • FIG. 1A the range indicated by the two-dot chain line is the detection area, and the detection area includes all the sensor elements 1, 2a, and 2b, and the common wiring connected to the sensor elements 1, 2a, and 2b. 5 and some of the wirings 6a to 6c.
  • the detection area and the area where the elastic body 7 is provided are equal. If the area occupied by wiring exceeds 15% of the area of the detection area, depending on the direction of the applied shear stress, etc., the load applied to each sensor element may become unbalanced, resulting in the pressure measurement value based on the output signal This is not preferable because there is a possibility that the values may vary.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a pressure-sensitive sensor according to the second embodiment, and FIGS. 5A and 5B are exploded views of the pressure-sensitive sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a transparent plan view of the pressure sensor.
  • the pressure sensor 200 is a sensor capable of measuring not only the pressure in the Z-axis direction and the shear stress in the X-axis direction, but also the shear stress in the Y-axis direction, and includes five sensor elements 1, 2a, 2b, 3a, and 3b. .
  • the sensor elements 1, 2a, 2b, 3a, and 3b each include, for example, a pair of sensor electrodes and a pressure-sensitive layer that is provided between the sensor electrodes and whose physical properties change depending on the load.
  • the sensor elements 2a and 2b are arranged symmetrically with respect to the sensor element 1.
  • the sensor elements 3a and 3b are arranged symmetrically with respect to the sensor element 1.
  • the alignment direction (Y-axis direction) of the sensor elements 1, 3a, and 3b is perpendicular to the alignment direction (X-axis direction) of the sensor elements 1, 2a, and 2b.
  • the pressure in the Z-axis direction can be detected using the sensor element 1
  • the pressure in the X-axis direction can be detected using the sensor element 1.
  • the shear stress in the X-axis direction can be detected using the elements 2a and 2b
  • the shear stress in the X-axis direction can be detected using the sensor elements 3a and 3b in the Y-axis direction.
  • the center of symmetry of the sensor elements 2a and 2b and the center of symmetry of the sensor elements 3a and 3b coincide with the center (center of gravity) of the sensor element 1 and the center (center of gravity) of the detection area.
  • first base material 101 On the first base material 101 are sensor electrodes (not shown) constituting the sensor elements 1, 2a, 2b, 3a and 3b, and wiring 5 commonly connected to the sensor elements 1, 2a, 2b, 3a and 3b. and an electrode 15 connected to the wiring 5.
  • second base material 102 On the second base material 102 are sensor electrodes (not shown) constituting the sensor elements 1, 2a, 2b, 3a and 3b, and wiring lines 6a connected to the sensor elements 1, 2a, 2b, 3a and 3b, respectively. , 6b, 6c, 6d, and 6e, and electrodes 16a to 16e connected to the wirings 6a to 6e, respectively.
  • the elastic body 7 is bonded to the outer surface of the second base material 102 so as to overlap with a region including all the sensor elements 1, 2a, 2b, 3a, and 3b in plan view.
  • the area where the elastic body 7 is provided and the detection area coincide.
  • the range in which the elastic body 7 is provided does not necessarily have to coincide with the area including all the sensor elements, and some of the sensor elements may be outside the area in which the elastic body 7 is provided.
  • the pressure-sensitive sensor 200 is constructed by bonding together a lower surface member 21 shown in FIG. 5A and an upper surface member 22 shown in FIG. 5B.
  • the lower surface member 21 includes, on the first base material 101, a sensor electrode (not shown) of each sensor element, a wiring 5, an electrode 15, a pressure sensitive layer 10 laminated on the sensor electrode of each sensor element, 20a, 20b, 30a and 30b are laminated.
  • the upper surface member 22 includes a sensor electrode (not shown) of each sensor element, wirings 6a to 6e, electrodes 16a to 16e, and a sensor layer laminated on the sensor electrode of each sensor element on the second base material 102. Pressure layers 10, 20a, 20b, 30a and 30b are formed.
  • the pressure sensitive layer of the upper surface member 22 is stacked so as to face the pressure sensitive layer on the lower surface member 21, and the first base material 101 and the second base material 102 are bonded together with an adhesive or the like. Thereafter, the elastic body 7 is bonded to the outer surface of the second base material 102 using an adhesive or the like, thereby obtaining the pressure-sensitive sensor 200 according to the present embodiment.
  • the wiring 5 is formed on the first base material 101, and the wirings 6a to 6e are formed on the second base material 102.
  • the wiring 5 and the wirings 6a to 6e are configured so that they do not intersect and the distance between adjacent wirings is 100 ⁇ m or more when viewed from above.
  • the wiring 5 formed on the first base material 101 enters the detection region as a single wiring in order to miniaturize the sensor, and forms a branched current path inside the detection region.
  • the wiring 5 and wiring 6a to 6e connected to the same sensor element have an angle of 45°, 90°, 180°, or approximately 180° at which they intersect when the wirings connected to the outer periphery of the sensor element are extended. It is formed to be. If the intersection angle between these extension lines is smaller than 45°, the two wires will be lined up close to each other near the sensor element, resulting in variations in thickness, which will cause differences in the deformation of each sensor element when a shear load is applied, resulting in shear Stress detection accuracy decreases.
  • the wirings 5 and 6a to 6e connected to each sensor element of this embodiment are also arranged so as to satisfy the conditions explained in FIG. 1E.
  • the wirings 5 and 6a to 6e are formed such that the ratio of the area occupied by the wirings to the area of the detection region (the region where the elastic body 7 is provided) is 15% or less. has been done.
  • the proportion of the area occupied by the wiring can be reduced by designing the layout of the wiring so that the length of the wiring arranged within the detection region is shortened. For example, as shown in FIG. 5A, for the wiring 5 commonly connected to each sensor element, it is effective to lay out the wiring 5 so as to connect adjacent sensor elements to reduce the wiring area. Furthermore, as shown in FIG.
  • the third and fourth embodiments will be described below.
  • the basic configurations of the pressure-sensitive sensors according to the third and fourth embodiments are the same as those of the pressure-sensitive sensors according to the first and second embodiments, so the differences will be mainly explained below. .
  • FIG. 6A and 6B are schematic diagrams of a pressure-sensitive sensor according to a third embodiment. More specifically, FIG. 6A is a transparent plan view of the pressure-sensitive sensor, and FIG. 6B is a side view of the pressure-sensitive sensor.
  • the pressure-sensitive sensor 400 includes a first base material 101, a second base material 102, a plurality of sensor elements 1 and 2 provided between the first base material 101 and the second base material 102, and a dummy element 11. Equipped with The sensor element 2 and the dummy element 11 are arranged symmetrically with respect to the sensor element 1, and are aligned in the X-axis direction.
  • the sensor elements 1 and 2 are elements that output a signal according to the applied load, as in each of the above embodiments, but the dummy element 11 is an element that does not output a signal according to the applied load. be.
  • On the first base material 101 a wiring 5 commonly connected to the sensor elements 1 and 2 and an electrode 15 connected to the wiring 5 are provided.
  • the center of symmetry of the sensor element 2 and the dummy element 11 coincides with the center (center of gravity) of the sensor element 1 and the center (center of gravity) of the detection area.
  • first base material 101 and the second base material 102 those described in each of the above embodiments can be used.
  • the sensor elements 1 and 2 may be resistance change type sensors in which opposing electrodes are in direct contact with each other and read pressure changes based on changes in the contact area between the electrodes, or sensors in which a dielectric material is sandwiched between opposing electrodes.
  • a capacitance change type sensor can be used that reads body deformation as a change in capacitance and converts the read change in capacitance into pressure. From the viewpoint of thinning, it is preferable to use a sensor with a thickness of 1 mm or less.
  • the dummy element 11 an element having the same configuration as the sensor elements 1 and 2 can be used without being connected to wiring.
  • the dummy element 11 has the same configuration as the sensor elements 1 and 2, it can be formed using printing, etching, etc., and is excellent in manufacturing efficiency.
  • an element having other functions such as a temperature sensor may be arranged.
  • the dummy element 11 may be formed of only a pressure sensitive layer without providing a sensor electrode.
  • the dummy element 11 is provided to stabilize the pressure balance within the detection region.
  • the reason for this will be explained.
  • the sensor element 1 is an element for mainly detecting pressure in the Z-axis direction, it is preferably located at the center of the detection area.
  • the position of the sensor element 2 with respect to the straight line ⁇ passing through the center of the sensor element 1 and perpendicular to the alignment direction of the sensor elements 1 and 2. becomes asymmetric. Therefore, if a load is applied to the central portion of the detection area, the loads applied to the sensor elements 1 and 2 will not be uniform.
  • the thickness of the dummy element 11 is preferably 80 to 120% of the thickness of the sensor elements 1 and 2. If the thickness of dummy element 11 exceeds 120% of the thickness of sensor elements 1 and 2, the pressure applied to sensor elements 1 and 2 may not be uniform due to the thickness of dummy element 11 when a load is applied. I don't like it because of this. On the other hand, if the thickness of the dummy element 11 is less than 80% of the thickness of the sensor elements 1 and 2, it is not preferable because the pressure applied to the sensor elements 1 and 2 may become unstable when shear stress is applied.
  • the dummy element 11 is installed so as to be symmetrical with the sensor element 2 for shear stress detection with respect to the center (center of gravity) of the detection area of the pressure-sensitive sensor.
  • the dummy element 11 By arranging the dummy element 11 so as to be symmetrical with the sensor element 2 with respect to the center of the detection area, it is possible to adjust the force balance within the detection area and stabilize the measurement. may be set.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a pressure-sensitive sensor according to a modification of the third embodiment.
  • an elastic body 7 covering the sensor elements 1, 2a, and 2b is placed on the second base material 102.
  • the elastic body 7 can be formed of a rubber material such as silicone rubber or butadiene rubber, or a resin material such as epoxy resin or urethane resin.
  • a plate-like layer may be arranged instead of the elastic body 7, a plate-like layer may be arranged.
  • the plate-like layer can be formed of metal such as aluminum or stainless steel, glass, etc. whose surface has been subjected to insulation treatment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a pressure-sensitive sensor according to the fourth embodiment
  • FIGS. 9A and 9B are exploded views of the pressure-sensitive sensor according to the fourth embodiment.
  • the pressure sensor 500 is a sensor that can measure not only the pressure in the Z-axis direction and the shear stress in the X-axis direction, but also the shear stress in the Y-axis direction, and includes three sensor elements 1 to 3, two dummy elements 11, and 12.
  • the sensor element 2 and the dummy element 11 are arranged symmetrically with respect to the sensor element 1 and aligned in the X-axis direction.
  • the sensor element 3a and the dummy element 12 are arranged symmetrically with respect to the sensor element 1, and are aligned in the Y-axis direction.
  • the alignment direction (Y-axis direction) of the sensor elements 1 and 3 and the dummy element 12 is perpendicular to the alignment direction (X-axis direction) of the sensor elements 1 and 2 and the dummy element 11.
  • the center of symmetry of the sensor element 2 and the dummy element 11 and the center of symmetry of the sensor element 3 and the dummy element 12 coincide with the center (center of gravity) of the sensor element 1 and the center (center of gravity) of the detection area. do.
  • the pressure in the Z-axis direction is detected using the sensor element 1
  • the pressure in the X-axis direction is detected using the sensor element 1.
  • Shear stress in the X-axis direction can be detected using the element 2
  • shear stress in the Y-axis direction can be detected using the sensor element 3 in the Y-axis direction.
  • Sensor element 1 is placed at the center of the detection area, sensor element 2 is placed on the X-axis side of sensor element 1, sensor element 3 is placed on the Y-axis side of sensor element 1, and dummy elements 11 and 12 are placed on the side of sensor element 1 in the Y-axis direction. If not provided (see the reference example in FIG. 10), the pressures of the sensor elements 1 to 3 may become non-uniform when a load is applied to the detection region.
  • the dummy element 11 is arranged symmetrically with respect to the sensor element 2 for detecting shear stress in the X-axis direction with respect to the center of the detection region
  • the dummy element 12 is arranged symmetrically with respect to the center of the detection region.
  • the sensor element 3 is arranged symmetrically with the sensor element 3 for detecting shear stress in the Y-axis direction.
  • the thickness of each of the dummy elements 11 and 12 is 80 to 120% of the thickness of the sensor elements 1 to 3 in order to make the thickness of the pressure sensitive sensor 500 uniform. It is preferable.
  • each embodiment of the present invention describes a pressure-sensitive sensor in which a plurality of sensor elements, electrodes, and wiring are arranged between two base materials. It is also applicable to a pressure-sensitive sensor in which a plurality of sensor elements, electrodes, and wiring are arranged.
  • a protective layer or the like may be provided as appropriate to cover the sensor elements, electrodes, and wirings on the base material.
  • a protective layer or the like can be provided between opposing pressure-sensitive layers or between wiring lines.
  • Sensor elements include resistance change sensors that detect pressure changes based on changes in the contact area between opposing electrodes or pressure-sensitive layers, and capacitors that detect changes in the capacitance of a dielectric sandwiched between opposing electrodes.
  • a variable type sensor can be used.
  • the plurality of sensor elements are a first sensor element; two second sensor elements arranged point-symmetrically about the first sensor element; two third sensor elements arranged point-symmetrically about the first sensor element,
  • the alignment direction of the first sensor element and the third sensor element is orthogonal to the alignment direction of the first sensor element and the second sensor element,
  • Each of the first sensor element, the two second sensor elements, and the two third sensor elements includes a first sensor electrode provided on the first base material, and a first sensor electrode provided on the second base material.
  • a second sensor electrode provided opposite to the sensor electrode, and a pressure sensitive layer provided between the opposing first sensor electrode and the second sensor electrode, The first sensor electrode, the second sensor electrode, and the pressure sensitive layer are provided separately corresponding to each of the first sensor element, the two second sensor elements, and the two third sensor elements.
  • a plurality of wirings connected to the first sensor electrode and the second sensor electrode are provided on the first base material and the second base material, A pressure sensitive device characterized in that the wiring provided on the first base material and the wiring provided on the second base material do not overlap, and all the wirings are separated from each other by 100 ⁇ m or more in plan view. sensor.
  • the pressure-sensitive sensor is capable of detecting pressure and shear stress in a predetermined detection area
  • a first current path that does not branch in the detection area is commonly connected to each of the first sensor electrodes inside the detection area, and forms a current path that branches inside the detection area.
  • 1 wiring is provided, At least one second wiring connected to each of the second sensor electrodes and extending to a position outside the detection area is provided on the second base material, L1 is an extension of the first wiring connected to the first sensor electrode, L2 is an extension of the second wiring connected to the second sensor electrode facing the first sensor electrode, and L1 is the extension of the second wiring connected to the first sensor electrode.
  • the intersection P is an end point
  • the half line Lh is a half line including a part of the first wiring connected to the first sensor electrode
  • the half line Lh is centered on the intersection P in plan view.
  • R is a region through which the half line Lh passes when rotated from a 45° position to a 315° position
  • the second wiring connected to the second sensor electrode is arranged in the region R.
  • the pressure-sensitive sensor is capable of detecting pressure and shear stress in a predetermined detection area
  • a plurality of wirings connected to the first sensor electrode and the second sensor electrode are provided on the first base material and the second base material,
  • the pressure-sensitive sensor according to item 1 or 2 wherein a portion of the wiring that is not covered by the sensor element occupies 15% or less of the area of the detection region.
  • Pressure sensor is provided between the first base material and the second base material, the first dummy element is arranged in point symmetry with the second sensor element with the first sensor element as the center, and does not output a signal according to the load.
  • the alignment direction of the first sensor element, the third sensor element, and the second dummy element is perpendicular to the alignment direction of the first sensor element, the second sensor element, and the first dummy element. Pressure sensor.
  • the thickness of the first dummy element and the second dummy element is 80 to 120% of the thickness of the first sensor element, the second sensor element, and the third sensor element. pressure sensitive sensor.
  • the pressure-sensitive sensor is capable of detecting pressure and shear stress in a predetermined detection area, A plurality of wirings connected to each of the sensor elements are provided on the first base material, The pressure-sensitive sensor according to any one of claims 4 to 7, wherein a portion of the wiring that is not covered by the sensor element occupies 15% or less of the area of the detection region.
  • Example 1 As Example 1, the pressure-sensitive sensor 200 described in FIGS. 4 to 5B (second embodiment) was manufactured.
  • the lower surface member 21 shown in FIG. 5A was produced.
  • a polyimide film having a thickness of 25 ⁇ m was used as the first base material 101.
  • the sensor electrodes of the sensor elements 1, 2a, 2b, 3a and 3b, the wirings 5 and 6a to 6e, and the electrodes 15 and 16a to 16e was formed at the same time.
  • the sensor electrodes of sensor elements 1, 2a, 2b, 3a and 3b are squares of 1.2 mm x 1.2 mm, electrodes 15 and 16a to 16e are rectangles of 5 mm x 20 mm, and wirings 5 and 6a to 6e are 100 ⁇ m wide.
  • the minimum wiring interval was set to 300 ⁇ m.
  • the thicknesses of the wirings 5 and 6a to 6e and the electrodes 15 and 16a to 16e were uniformly 10 ⁇ m.
  • conductive carbon ink was screen printed on the sensor electrodes of sensor elements 1, 2a, 2b, 3a and 3b in the same size as the sensor electrodes (1.2 mm x 1.2 mm) to form a pressure sensitive layer.
  • the thickness of the pressure sensitive layer was 10 ⁇ m.
  • the upper surface member 22 shown in FIG. 5B was produced using the same material and method as the lower surface member 21.
  • the dimensions of each part of the upper surface member 22 were also the same as those of the lower surface member 21.
  • the lower surface member 21 and the upper surface member 22 were overlapped so that the sensor element forming surfaces faced each other, and bonded together with an adhesive.
  • an elastic body 7 with a diameter of 5.0 mm and a thickness of 1 mm is bonded to the outer surface of the second base material 102 with an adhesive so that the center of the elastic body 7 coincides with the center of the sensor element 1.
  • a sensor 200 was obtained.
  • the proportion of the area occupied by the wirings 5 and 6a to 6e of the area of the detection region was 13%.
  • Example 2 As Example 2, a pressure-sensitive sensor shown in FIG. 11 was manufactured, and the sensor was further miniaturized.
  • the basic configuration is the same as in Example 1, and the sensor elements 1, 2a, 2b, 3a, and 3b are squares of 0.8 mm x 0.8 mm, the electrodes 15 and 16a to 16e are rectangles of 2 mm x 20 mm, and the wiring 5 and 6a to 6e had a width of 100 ⁇ m.
  • the thicknesses of the wirings 5 and 6a to 6e and the electrodes 15 and 16a to 16e were uniformly 10 ⁇ m.
  • the design was performed so that the wiring spacing at the point "A" shown in FIG. 11 was 100 ⁇ m.
  • An elastic body 7 with a diameter of 3.5 mm and a thickness of 1 mm is attached to the outer surface of the second base material 102 with an adhesive so that the center of the elastic body 7 coincides with the center of the sensor element 1.
  • a small pressure sensitive sensor 300 was obtained.
  • Example 3 As Example 3, the pattern of Example 1 was changed to produce a pressure-sensitive sensor having a pattern in which three wires of the first base material entered the detection area.
  • Example 4 As Example 4, the pattern of Example 1 was changed as shown in FIG. (parallel)) (see sensor elements 2a and 3b).
  • Example 5 As Example 5, a pressure-sensitive sensor was manufactured in which the pattern of Example 1 was changed, and the ratio of the area occupied by the wiring to the area of the detection region (the region where the elastic body 7 was provided) was 20%.
  • Comparative example 1 As Comparative Example 1, a pressure-sensitive sensor shown in FIG. 13 was manufactured using the same materials as in Example 1. In the pressure-sensitive sensor of FIG. 13, the wiring on the first base material and the second base material were crossed to make the pattern simpler.
  • Comparative example 2 As Comparative Example 2, a pressure-sensitive sensor was manufactured by changing the pattern of Example 2 and setting the minimum wiring interval to 50 ⁇ m.
  • Comparative example 3 As Comparative Example 3, a sensor was manufactured in which the elastic body of Example 1 was removed.
  • the pressure-sensitive sensors manufactured in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 6 were used to evaluate applicability to pressure measurement, shear measurement, and miniaturization.
  • ⁇ The maximum error between the applied pressure value and the pressure value output from the sensor is within ⁇ 5% ⁇ : The maximum error between the applied pressure value and the pressure value output from the sensor is within ⁇ 20% ⁇ : Applied The maximum error between the pressure value and the pressure value output from the sensor exceeds the range of ⁇ 20%.
  • the measurement accuracy of shear stress of the stress sensor was evaluated using the following criteria. ⁇ : The maximum error between the applied shear stress and the shear stress output from the sensor is within ⁇ 5% ⁇ : The maximum error between the applied shear stress and the shear stress output from the sensor is within ⁇ 20% ⁇ : Applied The maximum error between the shear stress and the shear stress output from the sensor exceeds the range of ⁇ 20%.
  • the sensors manufactured in Examples 1 and 2 showed excellent performance in terms of pressure measurement accuracy, shear stress measurement accuracy, and suitability for miniaturization. Although the sensor manufactured in Example 3 had excellent pressure measurement accuracy and shear stress measurement accuracy, it was not suitable for miniaturization. Although the sensors manufactured in Examples 4 and 5 had lower pressure measurement accuracy and shear stress measurement accuracy than the sensors manufactured in Examples 1 to 3, they were within a practical range. On the other hand, the sensor manufactured in the comparative example could not satisfy all of these requirements.
  • Example 6 As Example 6, the pressure-sensitive sensor 500 described in FIGS. 8 to 9B (fourth embodiment) was manufactured.
  • the lower surface member 23 shown in FIG. 9A was produced.
  • a polyimide film with a thickness of 25 ⁇ m was used as the first base material 101.
  • sensor electrodes of sensor elements 1 to 3, dummy electrodes of dummy elements 11 and 12, wirings 5 and 6a to 6c, and electrode 15 are printed using conductive silver ink. and 16a to 16c were formed simultaneously.
  • the sensor electrodes of sensor elements 1 to 3 and dummy elements 11 and 12 are squares of 1.2 mm x 1.2 mm, electrodes 15 and 16a to 16c are rectangles of 7 mm x 20 mm, and wirings 5 and 6a to 6c are 100 ⁇ m wide. did.
  • the thickness was uniformly 10 ⁇ m.
  • conductive carbon ink is screen printed on the sensor electrodes of sensor elements 1 to 3 and on the dummy electrodes of dummy elements 11 and 12 in the same size as the sensor electrodes and dummy electrodes (1.2 mm x 1.2 mm). Then, a pressure sensitive layer was formed. The thickness of the pressure sensitive layer was 10 ⁇ m.
  • the upper surface member 24 shown in FIG. 9B was manufactured using the same material and method as the lower surface member 23.
  • the dimensions of each part of the upper surface member 24 were also the same as those of the lower surface member 23.
  • the lower surface member 23 and the upper surface member 24 were overlapped so that the sensor element forming surfaces faced each other, and the detection part periphery was bonded together with an adhesive.
  • an elastic body 7 with a diameter of 5.0 mm and a thickness of 1 mm is bonded to the outer surface of the second base material 102 with an adhesive so that the center of the elastic body 7 coincides with the center of the sensor element 1.
  • a sensor 200 was obtained.
  • Comparative example 4 As Comparative Example 4, a pressure-sensitive sensor 900 shown in FIG. 10 was manufactured. The material and method are the same as in Example 6, but the pressure sensitive sensor 900 according to Comparative Example 4 does not include a dummy element.
  • a commercially available 6-axis sensor was installed at the bottom of the pressure-sensitive sensor 200 of Example 6, pressure and shear stress were applied from the top, and a calibration curve was created from the output values. After that, pressure and shear stress are applied to the upper surface of the pressure-sensitive sensor 200, and measured values of pressure and shear stress obtained from the output and calibration curve of the pressure-sensitive sensor 200 and the 6-axis sensor installed at the bottom of the pressure-sensitive sensor 200 are obtained. The output pressure and shear stress were compared. In the pressure-sensitive sensor 200 according to Example 6, the deviation of the measured values of pressure and shear stress from the measured values of the 6-axis sensor was within ⁇ 5%, regardless of the direction of the applied shear stress.
  • the pressure and shear stress obtained from the output of the pressure-sensitive sensor 900 and the calibration curve were calculated in the same manner as in Example 6.
  • the measured values were compared with the pressure and shear stress output from the 6-axis sensor installed at the bottom of the pressure sensor 200.
  • the measured value of the pressure-sensitive sensor 200 and the measured value of the 6-axis sensor were in good agreement, but regarding the shear stress, the measured values did not match depending on the direction of the applied shear stress.
  • the deviation of the shear stress measured by the pressure-sensitive sensor 900 from the value measured by the 6-axis sensor was ⁇ 30% at most.
  • the present invention can be used as a pressure-sensitive sensor for detecting pressure and shear stress.

Landscapes

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Abstract

センサ内部に複数の測定部を有し、圧力及びせん断応力の両方を精度よく測定可能かつ電気的なノイズや故障を防止できる感圧センサを提供する。本開示に係る感圧センサは、第１基材と、第２基材と、第１基材及び第２基材の間に設けられる複数のセンサ素子と、複数のセンサ素子を覆う弾性体とを備える。第１基材及び第２基材上に、第１センサ電極及び第２センサ電極に接続される複数の配線が設けられており、第１基材上に設けられた配線と、第２基材上に設けられた配線とが重ならず、全ての配線同士が平面視において１００μｍ以上離れている。

Description

感圧センサ
　本発明は、圧力やせん断応力を検出するシート状の感圧センサに関する。
　近年、スポーツ医学や介護の現場にて、シート状で圧力及びせん断応力が測定可能なセンサが求められている。特に安価なシート状の感圧センサはなく、印刷技術で簡単に製造可能なシート型の感圧センサが求められている。
　圧力やせん断応力を検出する感圧センサとして、対向させた２つの電極の間に導電層や樹脂層を挟み込んだ構造を有するものが知られている。この感圧センサは、外力によって導電層や樹脂層が変形することによって電極間の物理量を変化させ、電極間の物理量変化に基づいて圧力やせん断応力を検出することができる。
　例えば、特許文献１には、対向する２枚の基板間に、一対の導電体層と、導電帯層のそれぞれを覆う一対の抵抗体層とを設け、抵抗体層の間に作用する圧接力を抵抗体層の間の電気抵抗値として検出する感圧装置が記載されている。
特許第３６６４６２２号公報
　しかしながら、特許文献１に記された感圧装置は、せん断応力を測定することができない。
　せん断応力を測定するためにはセンサ内部に複数の測定部が必要となる場合がある。更にセンサの小型化を進めていくと、センサ内部の複数の測定部やそこに接続される配線の構成が複雑となる。
　これにより配線同士の接近によるノイズや短絡による故障、またせん断応力の測定へ影響が出る。
　本発明は、センサ内部に複数の測定部を有し、圧力及びせん断応力の両方を精度よく測定可能かつ電気的なノイズや故障を防止できる感圧センサを提供することを目的とする。
　本発明に係る感圧センサは、圧力及びせん断応力を検出可能なものであって、第１基材と、第２基材と、第１基材及び第２基材の間に設けられる複数のセンサ素子と、複数のセンサ素子を覆う弾性体とを備え、複数のセンサ素子は、第１センサ素子と、第１センサ素子を中心として点対称に配置される２つの第２センサ素子と、第１センサ素子を中心として点対称に配置される２つの第３センサ素子とを含み、第１センサ素子及び第２センサ素子の整列方向に対して、第１センサ素子及び第３センサ素子の整列方向が直交しており、第１センサ素子、２つの第２センサ素子及び２つの第３センサ素子のそれぞれは、第１基材上に設けられる第１センサ電極と、第２基材上に第１センサ電極と対向して設けられる第２センサ電極と、対向する第１センサ電極及び第２センサ電極の間に設けられる感圧層とを含み、第１センサ電極、第２センサ電極及び感圧層が、第１センサ素子、２つの第２センサ素子及び２つの第３センサ素子のそれぞれに対応して別個に設けられており、第１基材及び第２基材上に、第１センサ電極及び第２センサ電極に接続される複数の配線が設けられており、第１基材上に設けられた配線と、第２基材上に設けられた配線とが重ならず、全ての配線同士が平面視において１００μｍ以上離れている。
　本発明によれば、センサ内部に複数の測定部を有し、圧力及びせん断応力の両方を精度よく測定可能かつ電気的なノイズや故障を防止できる感圧センサを提供できる。
図１Ａは、第１の実施形態に係る感圧センサの模式図である。 図１Ｂは、第１の実施形態に係る感圧センサの模式図である。 図１Ｃは、センサ素子に接続される配線の位置関係を説明する模式図である。 図１Ｄは、センサ素子に接続される配線の位置関係を説明する模式図である。 図１Ｅは、センサ素子に接続される配線の配置の詳細を説明する模式図である。 図２Ａは、第１の実施形態の変形例に係る感圧センサの模式図である。 図２Ｂは、第１の実施形態の変形例に係る感圧センサの模式図である。 図３Ａは、圧力の測定原理を説明するための図である。 図３Ｂは、せん断応力の測定原理を説明するための図である。 図４は、第２の実施形態に係る感圧センサの模式図である。 図５Ａは、第２の実施形態に係る感圧センサの分解図である。 図５Ｂは、第２の実施形態に係る感圧センサの分解図である。 図６Ａは、第３の実施形態に係る感圧センサの模式図である。 図６Ｂは、第３の実施形態に係る感圧センサの模式図である。 図７Ａは、第３の実施形態の変形例に係る感圧センサの模式図である。 図７Ｂは、第３の実施形態の変形例に係る感圧センサの模式図である。 図８は、第４の実施形態に係る感圧センサの模式図である。 図９Ａは、第４の実施形態に係る感圧センサの分解図である。 図９Ｂは、第４の実施形態に係る感圧センサの分解図である。 図１０は、比較例４に係る感圧センサの模式図である。 図１１は、実施例２に係る感圧センサの模式図である。 図１２は、実施例４に係る感圧センサの模式図である。 図１３は、比較例１に係る感圧センサの模式図である。
（第１の実施形態）
　図１Ａ及び図１Ｂは、第１の実施形態に係る感圧センサの模式図である。より詳細には、図１Ａは、感圧センサを透過的に見た平面図であり、図１Ｂは、感圧センサの側面図である。
　感圧センサ１００は、第１基材１０１と、第２基材１０２と、第１基材１０１及び第２基材１０２の間に設けられた複数のセンサ素子１、２ａ及び２ｂとを備える。センサ素子１、２ａ及び２ｂは、例えば、一対のセンサ電極と、センサ電極の間に設けられ、荷重に応じて物理特性が変化する感圧層とを有する。センサ素子２ａ及び２ｂは、センサ素子１を中心として点対称に配置されており、一方向に整列している。第１基材１０１上には、センサ素子１、２ａ及び２ｂを構成するセンサ電極（図示せず）と、センサ素子１、２ａ及び２ｂに共通接続される配線５と、配線５に接続される電極１５とが設けられている。第２基材１０２上には、センサ素子１、２ａ及び２ｂを構成するセンサ電極（図示せず）と、センサ素子１、２ａ及び２ｂにそれぞれ接続される配線６ａ、６ｂ及び６ｃと、配線６ａ～６ｃにそれぞれ接続される電極１６ａ～１６ｃが設けられている。尚、本実施形態において、センサ素子２ａ及び２ｂの対称中心は、センサ素子１の中心（重心）及び検出領域の中心（重心）と一致する。
　第１基材１０１及び第２基材１０２は、それぞれの表面にセンサ素子１、２ａ及び２ｂや、配線５及び６ａ～６ｃ、電極１５及び１６ａ～１６ｃを形成可能な薄型基材であれば特に限定されない。第１基材１０１及び第２基材１０２として、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナレフタレート（ＰＥＮ）といったプラスチックフィルムや、紙、ガラスエポキシ板、ガラス、ウレタンやブタジエンのゴムシート、ＳＵＳやＣｕ合金などの金属板などを使用することができる。また、センシングしたい圧力に応じて圧力バッファとしてゴムなどの弾性体を用いてもよい。導電性の基材を用いる場合はセンサや信号線、電極への影響がないように表面を絶縁性の材料でコーティングすることが望ましい。また、可撓性を有するフレキシブルな基材と、実質的に曲がらないフラットな基材のいずれも使用でき、感圧センサの用途等に応じて適宜選択できる。
　第１基材１０１及び第２基材１０２の厚みは、特に限定されないが、薄いほうが好ましい。例えば、プラスチックフィルムを使用する場合は０．０１ｍｍ～０．２ｍｍ程度の厚みが好ましく、金属板を使用する場合は０．０１ｍｍ～０．１ｍｍ程度の厚みが好ましい。
　本実施形態の第１基材１０１及び第２基材１０２の平面形状は四角形であるが、平面形状はこれには限定されず、三角形、円形等、センサを設置する場所などに合わせた任意の形状とすることができる。
　センサ素子１、２ａ及び２ｂとしては、向かい合った電極同士が直接接触し電極同士の接触面積変化によって圧力変化を読み取る抵抗変化型のセンサや、向かい合った電極間に誘電体が挟まれており、圧力による誘電体の変形に伴う電気容量の変化を読み取り、読み取った電気容量の変化を圧力に換算する容量変化型のセンサを用いることができる。薄型化の観点から、厚みが１ｍｍ以下のセンサを用いることが好ましい。
　本実施形態では、第１基材１０１及び第２基材１０２の間に３個のセンサ素子が配置されているが、センサ素子の数は２個以上であればよい。また、３個以上のセンサ素子が配置される場合、任意の２個のセンサ素子が並ぶ方向とは異なる方向に、他の任意の２個以上のセンサ素子が並んでいてもよい。センサ素子の数が多くなるほど微小な圧力の変化を読み取ることが可能であるが、感圧センサ１００全体のサイズが大きくなるため、センサ素子の数は、用途等に応じて適宜選択し決定できる。また、複数のセンサ素子は、等間隔に並んでいても良いし、一定ではない間隔で並んでいても良い。
　センサ素子１、２ａ及び２ｂのサイズや形状も特に限定されない。本実施形態では、センサ素子の形状を正方形としたが、測定したい圧力域（せん断応力域）に適合している限り、センサ素子の形状は、円形や長方形などでも良く、感圧センサ全体の形状に合わせて適宜選択できる。
　配線５及び６ａ～６ｃ、電極１５及び１６ａ～１６ｃは、使用するセンサ素子の仕様に適した導電性材料で形成されていれば良く、材料及び形成方法は特に限定されない。配線及び電極は、例えば、基材上に銅やアルミニウムといった導電膜を全面に形成し、フォトリソグラフィー法や打ち抜き法にてパターニングする方法で形成しても良いし、銀インキや銅インキを用いてスクリーン印刷やグラビア印刷などの印刷法で形成しても良い。また、一般的なビニール導線などを用いる場合、基材上に接着剤などで固定してもよい。
　配線５は、第１基材１０１上に形成され、配線６ａ～６ｃは、第２基材１０２上に形成されている。配線５と配線６ａ～６ｃとは、交差せず、平面視した際に隣接する配線の間隔が１００μｍ以上になるように構成されている。配線５及び配線６ａ～６ｃが交差したり、隣接する配線同士の間隔が平面視で１００μｍより小さくなったりすると、配線形成時の誤差や、第１基材１０１と第２基材１０２との貼り合わせ時の誤差、基材１０１と基材１０２の間の接着剤の変形により配線同士が接近し、一方の配線に流れる電流が他方の配線に流れる電流へ影響を与え、測定精度の低下や短絡といった故障を引き起こすことがある。
　第１基材１０１に形成された配線５（第１配線）は、検出領域の外側で分岐しておらず、検出領域へ１本の配線として入り、検出領域の内部でセンサ素子１、２ａ及び２ｂの各電極に共通接続されている。配線５は、検出領域の内部において分岐した電流経路を形成する。配線５で形成される電流計路が検出領域の内部で分岐することによって、検出領域外での配線の広がりを抑えることができ、センサの小型化が可能となる。
　図１Ｃ及び図１Ｄは、各センサ素子に接続される配線の位置関係を説明する模式図である。図１Ｃは、図１Ａに示すセンサ素子１及び２ａを平面視した状態を示す図であり、図１Ｄは、図１Ａに示すセンサ素子２ｂを平面視した状態を示す図である。図１Ｃ及び図１Ｄにおいて、矩形は各センサ素子に設けられた電極を表し、長破線で示す線分は配線５の延長線Ｌ１を表し、破線で示す線分は配線６ａ～６ｃの延長線Ｌ２を表し、黒丸は延長線Ｌ１及びＬ２の交点を表す。
　同一のセンサ素子へ接続される配線５の延長線をＬ１とし、配線６ａ～６ｃの延長線をＬ２としたとき、延長線Ｌ１及びＬ２は、同一のセンサ素子の内部で交わる。配線５及び６ａ～６ｃは、延長線Ｌ１及びＬ２のなす角度が９０°または１８０°となるように形成されている。延長線Ｌ１及びＬ２のなす角度は、４５°以上１８０°以下であることが好ましい。延長線Ｌ１及びＬ２のなす角度が４５°よりも小さい場合、センサ素子近傍に２本の配線が近接して並ぶことによる厚みのばらつきが生じ、せん断荷重が印可されたときにセンサ素子それぞれの変形に差が生じ、せん断応力の検出精度が低下する。
　図１Ｅは、各センサ素子に接続される配線の配置の詳細を説明する模式図である。尚、図１Ｅの説明において、第１基材上に設けられたセンサ電極を第１センサ電極、当該第１センサ電極と対向し、第２基材上に設けられたセンサ電極を第２センサ電極、第１基材上に設けられ、第１センサ電極に接続される配線を第１配線、第２基材上に設けられ、第２センサ電極に接続される配線を第２配線という。また、図１Ｅの矩形は、第１センサ電極及び第２センサ電極が設けられた領域を表す。
　図１Ｅに示すように、第１配線の延長線Ｌ１と第２配線の延長線Ｌ２とは、第１センサ電極及び第２センサ電極内で交わっており、延長線Ｌ１及びＬ２の交点をＰとする。また、交点Ｐを端点とし、延長線Ｌ１と、第１センサ電極に接続された第１配線の一部とを含む半直線をＬｈとする。図１Ｅにおいて一点鎖線で示す半直線Ｌｈ’は、半直線Ｌｈを点Ｐを中心として時計回り方向に４５°回転させた半直線であり、二点鎖線で示す半直線Ｌｈ’’は、半直線Ｌｈを点Ｐを中心として時計回り方向に３１５°（反時計回り方向に－４５°）回転させた半直線である。半直線Ｌｈを、平面視において、交点Ｐを中心として時計回りに４５°の位置（半直線Ｌｈ’）から３１５°の位置（半直線Ｌｈ’’）まで回転させたときに、半直線Ｌｈが通過する領域をＲ（ハッチングで示した領域）とする。各センサ素子において、第２センサ電極に接続される第２配線は、当該第２センサ電極と対向する第１センサ電極に接続された第１配線の部分の位置を基準として規定される領域Ｒに配置されている。「第２配線が領域Ｒに配置されている」とは、第２配線が半直線Ｌｈ’またはＬｈ’’上に配置されている場合を含む。第１配線及び第２配線が近接している場合、せん断応力が印可されたときに、第１配線及び第２配線の厚みによりセンサ電極に傾きが生じ、検出精度の低下に繋がる。第２配線が上記領域Ｒに配置されている場合、第１配線及び第１センサ電極の接続点と、第２配線及び第２センサ電極の接続点とが近い場合でも、第１配線及び第２配線の間隔を十分に大きく取ることができるため、せん断応力が印可されたときのセンサ電極の傾きを小さくし、せん断応力の検出精度を向上させることができる。
　第１配線の延長線Ｌ１と第２配線の延長線Ｌ２とが交わらず、延長線Ｌ１及びＬ２が平行であり、かつ、第１配線及び第２配線が平行となるように第１配線及び第２配線を配置しても良い。この場合も、第１配線及び第２配線の間隔を十分に大きく取ることができるため、センサ電極の傾きを抑制し、せん断応力の検出精度を向上できる。
　尚、図１Ｃ及び図１Ｄに示した配線５及び６ａ～６ｃの配置は、図１Ｅで説明した条件を満たすものである。
　図２Ａ及び図２Ｂは、第１の実施形態の変形例に係る感圧センサの模式図である。より詳細には、図２Ａは、感圧センサの一部を透過的に見た平面図であり、図２Ｂは、感圧センサの側面図である。
　図２Ａ及び図２Ｂに示す変形例では、第２基材１０２上に、センサ素子１、２ａ及び２ｂを覆う弾性体７が設けられている。弾性体７は、シリコーンゴムやブタジエンゴムといったゴム材料や、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂といった樹脂材料により形成することができる。また、弾性体７に代えて、板状の層を配置してもよい。板状の層としては表面に絶縁処理を施したアルミニウムやステンレス等の金属やガラス等により形成することができる。弾性体７や板状の層を設けることにより、感圧センサ１００のセンサ素子がどこであるのかを明示したり、圧力を分散させたりすることができる。尚、弾性体７あるいは板状の層は、複数の層から構成されていても良い。また、弾性体７は、第１基材１０１と第２基材１０２との間に設けられても良い。
　図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら、感圧センサ１００による圧力及びせん断応力検出方法を説明する。
　図３Ａ及び図３Ｂは、圧力及びせん断応力の測定原理を説明するための図である。図３Ａ及び図３Ｂにおいて、図示の簡略化のため、第２基材１０２、配線６ａ～６ｃ及び電極１６ａ～１６ｃの記載を省略している。
　図３Ａは、Ｚ軸方向（第１基材１０１の表面に対して直交する方向）から力が加えられた状態を示す。感圧センサ１００にＺ軸方向から力が印加されると、弾性体７が変形し、センサ素子１、２ａ及び２ｂへ力が伝わる。各センサ素子での検出精度や圧力応答速度が異なる可能性があるため、どのセンサの出力をＺ軸方向の圧力とするか決定する必要がある。本実施形態では中心にあるセンサ素子１をＺ軸方向の圧力検出素子とする。また、弾性体７や板状の層がない場合でも、図示しない第２基材を介して圧力が直接センサ素子１、２ａ、２ｂへ伝わるため、各センサ素子から信号が出力される。
　所定の力を加えたときのセンサ素子１からの応答出力を、印加する力の大きさを変えながら予め記録し、検量線として保存しておく。以後、予め用意した検量線を用いることにより、センサ素子１の出力信号をＺ軸方向の圧力に変換することができる。
　次に、Ｘ軸方向のせん断応力の測定方法について図３Ｂを用いて説明する。Ｘ軸方向へのせん断応力を発生させる力は、Ｘ軸方向の成分とＺ軸方向の成分との合力Ａである。合力Ａが感圧センサ１００に与えられたときのＺ軸方向の成分は、図３Ａで説明したように、センサ素子１の出力に基づいて検出することができる。
　加えられた力（合力Ａ）がＸ軸方向の成分を含んでいる場合、センサ素子１、２ａ及び２ｂへの圧力に偏りが生じる。ここで、センサ素子２ａに加わる力を偏力１、センサ素子１に加わる力を偏力２（Ｚ軸方向の圧力）、センサ素子２ｂに加わる力を偏力３と規定する。センサ素子２ａからの出力信号とセンサ素子２ｂからの出力信号の差分はＸ軸方向へのせん断応力の大きさによって異なる。所定の力を加えたときのセンサ素子２ａ及び２ｂからの応答出力や応答出力の差分を、印加する力の大きさを変えながら予め記録し、検量線として保存しておく。以後、予め用意した検量線を用いることにより、センサ素子２ａ及び２ｂの出力信号をＺ軸方向の圧力に変換することができる。
　Ｚ軸方向及びＸ軸方向へ加えられると推定される圧力域（せん断応力域）ごとに、使用するセンサ素子の検出圧力域（せん断応力域）や弾性体７の種類を変更することで、様々な範囲の圧力及びせん断応力を測定可能となる。また、本実施形態ではＺ軸方向とＸ軸方向の２軸に対する感圧センサについて説明したが、測定したいせん断応力の方向に対してセンサ素子を並べることで他の方向に対するせん断応力の測定も可能となる。
　センサ素子１、２ａ及び２ｂを含む感圧センサ１００は、Ｚ軸方向の圧力及びＸ軸方向のせん断応力を検出可能な１つのセンサユニットを構成する。複数のセンサユニットを二次元状に配列して複数箇所での圧力を検出可能なセンサを構成しても良い。
　１つのセンサユニットには、２個以上のセンサ素子が設けられるため、センサユニット内部に信号を取り出すための配線が複数存在する。センサユニットの小型化や薄型化を進めるにつれて、センサユニット内部に設けられた配線が圧力測定に大きな影響を与える。本実施形態に係る感圧センサにおいては、センサユニット内部での荷重の偏り（図３Ｂに示す偏力１～３）を利用してせん断応力（せん断応力）の測定を行っているが、配線の影響によりセンサユニット内部での荷重バランスが崩れ、せん断応力の測定に誤差が生じる。これは、本来荷重がかかることを避けたい箇所である配線に荷重がかかってしまうことが原因と考えられる。
　そこで、本実施形態では、感圧センサ１００において、配線が占める面積を小さくすることにより、荷重が加えられたときの配線の影響を小さくしている。圧力及びせん断応力の検出対象となる検出領域の面積のうち、配線が占める面積の割合は、１５％以下であることが好ましい。ここで、検出領域とは、感圧センサ１００における荷重入力面（表面）のうち、圧力検出に用いる範囲を指す。例えば、図１Ａの例においては、二点鎖線で示す範囲が検出領域であり、検出領域には、全てのセンサ素子１、２ａ及び２ｂと、センサ素子１、２ａ及び２ｂに接続される共通配線５の一部と、配線６ａ～６ｃの一部とが含まれる。図２Ａの例においては、検出領域と、弾性体７が設けられた領域とが等しい。検出領域の面積のうち、配線が占める面積の割合が１５％を超えると、加えられたせん断応力の方向等によっては、各センサ素子に加わる荷重のバランスが崩れ、出力信号に基づく圧力の測定値がバラつく可能性があるため好ましくない。
（第２の実施形態）
　図４は、第２の実施形態に係る感圧センサの模式図であり、図５Ａ及び図５Ｂは、第２の実施形態に係る感圧センサの分解図である。図４は、感圧センサを透過的に見た平面図である。
　感圧センサ２００は、Ｚ軸方向の圧力及びＸ軸方向のせん断応力に加え、Ｙ軸方向のせん断応力を測定可能なセンサであり、５つのセンサ素子１、２ａ、２ｂ、３ａ及び３ｂを備える。センサ素子１、２ａ、２ｂ、３ａ及び３ｂは、例えば、一対のセンサ電極と、センサ電極の間に設けられ、荷重に応じて物理特性が変化する感圧層とを有する。センサ素子２ａ及び２ｂは、センサ素子１を中心として点対称に配置される。センサ素子３ａ及び３ｂは、センサ素子１を中心として点対称に配置される。また、センサ素子１、２ａ及び２ｂの整列方向（Ｘ軸方向）に対して、センサ素子１、３ａ及び３ｂの整列方向（Ｙ軸方向）が直交している。このように、センサ素子１を中心として、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に２つずつセンサ素子を配置することにより、センサ素子１を用いてＺ軸方向の圧力を検出し、Ｘ軸方向のセンサ素子２ａ及び２ｂを用いてＸ軸方向のせん断応力を検出し、Ｙ軸方向のセンサ素子３ａ及び３ｂを用いてＸ軸方向のせん断応力を検出することができる。尚、本実施形態において、センサ素子２ａ及び２ｂの対称中心及びセンサ素子３ａ及び３ｂの対称中心は、センサ素子１の中心（重心）及び検出領域の中心（重心）と一致する。
　第１基材１０１上には、センサ素子１、２ａ、２ｂ、３ａ及び３ｂを構成するセンサ電極（図示せず）と、センサ素子１、２ａ、２ｂ、３ａ及び３ｂに共通接続される配線５と、配線５に接続される電極１５とが設けられている。第２基材１０２上には、センサ素子１、２ａ、２ｂ、３ａ及び３ｂを構成するセンサ電極（図示せず）と、センサ素子１、２ａ、２ｂ、３ａ及び３ｂにそれぞれ接続される配線６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ及び６ｅと、配線６ａ～６ｅにそれぞれ接続される電極１６ａ～１６ｅとが設けられている。
　また、第２基材１０２の外面には、平面視において、全てのセンサ素子１、２ａ、２ｂ、３ａ及び３ｂを含む領域と重なるように弾性体７が貼り合わされている。本実施形態においては、弾性体７が設けられた領域と、検出領域とが一致している。ただし、弾性体７を設ける範囲は、必ずしも、全てのセンサ素子を含む領域と一致している必要はなく、センサ素子の一部が弾性体７が設けられた領域外にあっても良い。
　感圧センサ２００は、図５Ａに示す下面部材２１と、図５Ｂに示す上面部材２２とを貼り合わせることによって構成される。下面部材２１は、第１基材１０１上に、各センサ素子のセンサ電極（図示せず）と、配線５と、電極１５と、各センサ素子のセンサ電極上に積層される感圧層１０、２０ａ、２０ｂ、３０ａ及び３０ｂとを積層したものである。上面部材２２は、第２基材１０２上に、各センサ素子のセンサ電極（図示せず）と、配線６ａ～６ｅと、電極１６ａ～１６ｅと、各センサ素子のセンサ電極上に積層される感圧層１０、２０ａ、２０ｂ、３０ａ及び３０ｂとを形成したものである。
　下面部材２１上の感圧層に、上面部材２２の感圧層が対向するように重ね合わせ、第１基材１０１及び第２基材１０２を接着剤等で貼り合わせる。その後、第２基材１０２の外面に、弾性体７を接着剤等で貼り合わせることによって、本実施形態に係る感圧センサ２００が得られる。
　本実施形態に係る感圧センサ２００においては、配線５が第１基材１０１に形成され、配線６ａ～６ｅが第２基材１０２に形成されている。配線５と配線６ａ～６ｅとは、交差せず、平面視した際に隣接する配線の距離が１００μｍ以上になるように構成されている。
　また、第１基材１０１に形成された配線５は、センサの小型化のため検出領域へ１本の配線として入り、検出領域の内部で分岐した電流経路を形成する。同一センサ素子へ接続される配線５及び配線６ａ～６ｅは、センサ素子外周縁へ接続された配線同士を延長した際に交差する角度が４５°、９０°、１８０°、約１８０°のいずれかとなるように形成されている。この延長線同士の交差角度が４５°よりも小さいとセンサ素子近傍に配線が２本近接して並ぶことにより厚みのばらつきが生じ、せん断荷重の印可時にセンサ素子それぞれの変形に差が生じ、せん断応力の検出精度が低下する。本実施形態の各センサ素子に接続される配線５及び６ａ～６ｅもまた、図１Ｅで説明した条件を満たすように配置されている。
　本実施形態に係る感圧センサにおいても、検出領域（弾性体７が設けられた領域）の面積のうち、配線が占める面積の割合が１５％以下となるように配線５及び６ａ～６ｅが形成されている。配線が占める面積の割合は、検出領域内に配置される配線の長さが短くなるように配線のレイアウトを設計することにより低減することができる。例えば、図５Ａに示すように、各センサ素子に共通接続される配線５については、隣接するセンサ素子間を接続するように配線５をレイアウトすることが配線面積の低減に有効である。また、図５Ｂに示すように、各センサ素子に個別に接続される配線６ａ～６ｅについては、検出領域を可能な限り短い距離で通過するように配線６ａ～６ｅをレイアウトすることが配線面積の低減に有効である。検出領域内の配線の面積を１５％以下とすることにより、配線によりセンサユニット内部での荷重バランスが崩れることを抑制し、せん断荷重の印加方向によって測定値にバラツキが生じるのを抑制することが可能となる。
　以下、第３及び第４の実施形態について説明する。第３及び第４の実施形態に係る感圧センサの基本的な構成は、上記の第１～第２の実施形態に係る感圧センサと同じであるので、以下では相違点を中心に説明する。
（第３の実施形態）
　図６Ａ及び図６Ｂは、第３の実施形態に係る感圧センサの模式図である。より詳細には、図６Ａは、感圧センサを透過的に見た平面図であり、図６Ｂは、感圧センサの側面図である。
　感圧センサ４００は、第１基材１０１と、第２基材１０２と、第１基材１０１及び第２基材１０２の間に設けられた複数のセンサ素子１及び２と、ダミー素子１１とを備える。センサ素子２及びダミー素子１１は、センサ素子１を中心として点対称に配置されており、Ｘ軸方向に整列している。センサ素子１及び２は、上記の各実施形態と同様に、印加された荷重に応じた信号を出力する素子であるが、ダミー素子１１は、印加された荷重に応じた信号を出力しない素子である。第１基材１０１上には、センサ素子１及び２に共通接続される配線５と、配線５に接続される電極１５とが設けられている。第２基材１０２上には、センサ素子１及び２にそれぞれ接続される配線６ａ及び６ｂと、配線６ａ及び６ｂにそれぞれ接続される電極１０６ａ及び１０６ｂが設けられている。尚、本実施形態において、センサ素子２及びダミー素子１１の対称中心は、センサ素子１の中心（重心）及び検出領域の中心（重心）と一致する。
　第１基材１０１及び第２基材１０２としては、上記の各実施形態で説明したものを使用することができる。
　センサ素子１及び２としては、向かい合った電極同士が直接接触し電極同士の接触面積変化によって圧力変化を読み取る抵抗変化型のセンサや、向かい合った電極間に誘電体が挟まれており、圧力による誘電体変形を電気容量の変化を読み取り、読み取った電気容量の変化を圧力に換算する容量変化型のセンサを用いることができる。薄型化の観点から、厚みが１ｍｍ以下のセンサを用いることが好ましい。
　ダミー素子１１は、センサ素子１及び２と同じ構成を有する素子を、配線に接続せずに使用することができる。ダミー素子１１をセンサ素子１及び２と同じ構成とする場合、印刷やエッチングなどを用いて形成することができ、製造効率に優れる。また、ダミー素子１１として、温度センサ等、他の機能を有する素子を配置しても良い。あるいは、ダミー素子１１には、センサ電極を設けず、感圧層のみで形成しても良い。
　ダミー素子１１は、検出領域内の圧力バランスを安定させるために設けられている。この理由を説明する。センサ素子１は、主にＺ軸方向の圧力を検出するための素子であるため、検出領域内の中心に位置していることが好ましい。ダミー素子１１を設けず、センサ素子１及び２を配置した場合、センサ素子１の中心を通過し、かつ、センサ素子１及び２の整列方向と直交する直線αに対して、センサ素子２の位置が非対称となる。したがって、検出領域の中心部分に荷重が加わった場合、センサ素子１及び２に加わる荷重が均一とならない。
　ダミー素子１１の厚みは、センサ素子１及び２の厚みの８０～１２０％であることが好ましい。ダミー素子１１の厚みがセンサ素子１及び２の厚みの１２０％を超えると、荷重が印加された際に、ダミー素子１１の厚みにより、センサ素子１及び２に加わる圧力が均一とならない可能性があるため好ましくない。一方、ダミー素子１１の厚みがセンサ素子１及び２の厚みの８０％を下回ると、せん断応力が印加されたときに、センサ素子１及び２に加わる圧力が安定しない可能性があるため好ましくない。
　上述の通り、ダミー素子１１は、感圧センサの検出領域の中心（重心）に対して、せん断応力検出用のセンサ素子２と対称になるように設置する。検出領域の中心に対して、センサ素子２と対称となるようにダミー素子１１を配置することにより、検出領域内の合う力バランスを整えることができ、測定を安定化させることができる。
定してもよい。
　図７は、第３の実施形態の変形例に係る感圧センサの模式図である。
　図７Ａ及び図７Ｂに示す変形例では、第１の実施形態の変形例（図２Ａ及び図２Ｂ）と同様に、第２基材１０２上に、センサ素子１、２ａ及び２ｂを覆う弾性体７が設けられている。弾性体７は、シリコーンゴムやブタジエンゴムといったゴム材料や、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂といった樹脂材料により形成することができる。また、弾性体７に代えて、板状の層を配置してもよい。板状の層としては表面に絶縁処理を施したアルミニウムやステンレス等の金属やガラス等により形成することができる。弾性体７や板状の層を設けることにより、感圧センサ１００のセンサ素子がどこであるのかを明示したり、圧力を分散させたりすることができる。尚、弾性体７あるいは板状の層は、複数の層から構成されていても良い。
（第４の実施形態）
　図８は、第４の実施形態に係る感圧センサの模式図であり、図９Ａ及び図９Ｂは、第４の実施形態に係る感圧センサの分解図である。
　感圧センサ５００は、Ｚ軸方向の圧力及びＸ軸方向のせん断応力に加え、Ｙ軸方向のせん断応力を測定可能なセンサであり、３つのセンサ素子１～３と、２つのダミー素子１１及び１２とを備える。センサ素子２及びダミー素子１１は、センサ素子１を中心として点対称に配置され、Ｘ軸方向に整列している。センサ素子３ａ及びダミー素子１２は、センサ素子１を中心として点対称に配置され、Ｙ軸方向に整列している。また、センサ素子１及び２とダミー素子１１の整列方向（Ｘ軸方向）に対して、センサ素子１及び３とダミー素子１２の整列方向（Ｙ軸方向）が直交している。尚、本実施形態において、センサ素子２及びダミー素子１１の対称中心と、センサ素子３及びダミー素子１２の対称中心とは、センサ素子１の中心（重心）及び検出領域の中心（重心）と一致する。
　本実施形態では、センサ素子１のＸ軸方向側及びＹ軸方向側にセンサ素子２及び３を配置することにより、センサ素子１を用いてＺ軸方向の圧力を検出し、Ｘ軸方向のセンサ素子２を用いてＸ軸方向のせん断応力を検出し、Ｙ軸方向のセンサ素子３を用いてＹ軸方向のせん断応力を検出することができる。
　センサ素子１を検出領域の中心に配置し、センサ素子１のＸ軸方向側にセンサ素子２を配置し、センサ素子１のＹ軸方向側にセンサ素子３を配置し、ダミー素子１１及び１２を設けない場合（図１０の参考例を参照）、検出領域に荷重が印加されたときのセンサ素子１～３の圧力が不均一となる可能性がある。本実施形態では、ダミー素子１１を、検出領域の中心に対して、Ｘ軸方向のせん断応力検出用のセンサ素子２と対称となるように配置し、ダミー素子１２を、検出領域の中心に対して、Ｙ軸方向のせん断応力検出用のセンサ素子３と対称となるように配置している。ダミー素子１１及び１２を設けることによって、検出領域内の圧力バランスを均一化し、測定の安定性を向上させることができる。
　尚、第４の実施形態と同様に、ダミー素子１１及び１２のいずれの厚みも、センサ素子１～３の厚みの８０～１２０％であることが、感圧センサ５００の厚みを均一化の面で好ましい。
　(その他の変形例)
　尚、上記の各実施形態では、２枚の基材の間に複数のセンサ素子、電極及び配線を配置した感圧センサを説明したが、本発明の各実施形態は、１枚の基材上に複数のセンサ素子、電極及び配線を配置した感圧センサにも適用可能である。１枚の基材上に複数のセンサ素子、電極及び配線を配置する場合、基材上のセンサ素子、電極及び配線を覆う保護層等を適宜設けても良い。また、対向する感圧層間や配線間にも保護層等を設けることができる。センサ素子としては、向かい合った電極同士または感圧層同士の接触面積変化によって圧力変化を検出する抵抗変化型のセンサや、向かい合った電極間に挟まれた誘電体の電気容量の変化を検出する容量変化型のセンサを用いることができる。
　上記各実施形態で説明した本発明に係る感圧センサは、以下の通りである。
［１］第１基材と、
　第２基材と、
　前記第１基材及び前記第２基材の間に設けられる複数のセンサ素子と、
　前記複数のセンサ素子を覆う弾性体とを備え、
　前記複数のセンサ素子は、
　第１センサ素子と、
　前記第１センサ素子を中心として点対称に配置される２つの第２センサ素子と、
　前記第１センサ素子を中心として点対称に配置される２つの第３センサ素子とを含み、
　前記第１センサ素子及び前記第２センサ素子の整列方向に対して、前記第１センサ素子及び前記第３センサ素子の整列方向が直交しており、
　前記第１センサ素子、前記２つの第２センサ素子及び前記２つの第３センサ素子のそれぞれは、前記第１基材上に設けられる第１センサ電極と、前記第２基材上に前記第１センサ電極と対向して設けられる第２センサ電極と、対向する前記第１センサ電極及び前記第２センサ電極の間に設けられる感圧層とを含み、
　前記第１センサ電極、前記第２センサ電極及び前記感圧層が、前記第１センサ素子、前記２つの第２センサ素子及び前記２つの第３センサ素子のそれぞれに対応して別個に設けられており、
　前記第１基材及び前記第２基材上に、前記第１センサ電極及び前記第２センサ電極に接続される複数の配線が設けられており、
　前記第１基材上に設けられた配線と、前記第２基材上に設けられた配線とが重ならず、全ての配線同士が平面視において１００μｍ以上離れていることを特徴とする感圧センサ。
［２］前記感圧センサは、所定の検出領域の圧力及びせん断応力を検出可能であり、
　前記第１基材上には、前記検出領域で分岐せず、前記検出領域内の内部で前記第１センサ電極のそれぞれに共通接続され、前記検出領域の内部で分岐した電流経路を構成する第１配線が設けられ、
　前記第２基材上には、前記第２センサ電極のそれぞれに接続され、前記検出領域の外側の位置まで延びる少なくとも１本の第２配線が設けられ、
　前記第１センサ電極に接続される前記第１配線の延長線をＬ１、当該第１センサ電極に対向する前記第２センサ電極に接続される前記第２配線の延長線をＬ２、前記延長線Ｌ１及びＬ２の交点をＰ、前記交点Ｐを端点とし、前記第１センサ電極に接続された第１配線の一部を含む半直線をＬｈ、前記交点Ｐを中心として前記半直線Ｌｈを平面視において４５°の位置から３１５°の位置まで回転させたときに前記半直線Ｌｈが通過する領域をＲとしたとき、前記第２センサ電極に接続された前記第２配線が前記領域Ｒに配置されている、項目１に記載の感圧センサ。
［３］前記感圧センサは、所定の検出領域の圧力及びせん断応力を検出可能であり、
　前記第１基材及び前記第２基材上に、前記第１センサ電極及び前記第２センサ電極に接続される複数の配線が設けられており、
　前記配線のうち、前記センサ素子に覆われていない配線部分が前記検出領域の面積に占める割合が１５％以内である、項目１または２に記載の感圧センサ。
［４］第１基材と、
　第２基材と、
　前記第１基材及び前記第２基材の間に設けられる複数のセンサ素子とを備え、
　前記複数のセンサ素子は、荷重に応じた信号を出力する第１センサ素子及び第２センサ素子を含み、
　前記第１基材及び前記第２基材の間に、前記第１センサ素子を中心として前記第２センサ素子と点対称に配置され、荷重に応じた信号を出力しない第１ダミー素子を備える、感圧センサ。
［５］第１基材と、
　第２基材と、
　前記第１基材及び前記第２基材の間に設けられる複数のセンサ素子とを備え、
　前記複数のセンサ素子は、荷重に応じた信号を出力する第１センサ素子、第２センサ素子及び第３センサ素子を含み、
　前記第１基材及び前記第２基材の間に、
　　前記第１センサ素子を中心として前記第２センサ素子と点対称に配置され、荷重に応じた信号を出力しない第１ダミー素子と、
　　前記第１センサ素子を中心として前記第３センサ素子と点対称に配置され、荷重に応じた信号を出力しない第２ダミー素子とを備え、
　前記第１センサ素子、前記第２センサ素子及び前記第１ダミー素子の整列方向に対して、前記第１センサ素子、前記第３センサ素子及び前記第２ダミー素子の整列方向が直交している、感圧センサ。
［６］前記第１ダミー素子の厚みが、前記第１センサ素子及び前記第２センサ素子の厚みの８０～１２０％である、項目４に記載の感圧センサ。
［７］前記第１ダミー素子及び前記第２ダミー素子の厚みが、前記第１センサ素子、前記第２センサ素子及び前記第３センサ素子の厚みの８０～１２０％である、請求項５に記載の感圧センサ。
［８］前記感圧センサは、所定の検出領域の圧力及びせん断応力を検出可能であり、
　前記第１基材上に前記センサ素子の各々に接続される複数の配線が設けられており、
　前記配線のうち、前記センサ素子に覆われていない配線部分が前記検出領域の面積に占める割合が１５％以内である、請求項４～７のいずれかに記載の感圧センサ。
［９］前記センサ素子を覆う弾性体を備える、項目８に記載の感圧センサ。
（実施例１）
　実施例１として図４～図５Ｂ（第２の実施形態）で説明した感圧センサ２００を作製した。
　まず、図５Ａに示す下面部材２１を作製した。第１基材１０１として厚み２５μｍポリイミドフィルムを用いた。第１基材１０１の片方の面に、導電性銀インキを用いてスクリーン印刷にて、センサ素子１、２ａ、２ｂ、３ａ及び３ｂのセンサ電極、配線５及び６ａ～６ｅ、電極１５及び１６ａ～１６ｅを同時に形成した。センサ素子１、２ａ、２ｂ、３ａ及び３ｂのセンサ電極は１．２ｍｍ×１．２ｍｍの正方形とし、電極１５及び１６ａ～１６ｅは５ｍｍ×２０ｍｍの長方形とし、配線５及び６ａ～６ｅは１００μｍ幅とし、最小の配線間隔を３００μｍとした。配線５及び６ａ～６ｅ、電極１５及び１６ａ～１６ｅの厚みは一律で１０μｍとした。
　次に、センサ素子１、２ａ、２ｂ、３ａ及び３ｂのセンサ電極上に、導電性カーボンインキをセンサ電極と同サイズ（１．２ｍｍ×１．２ｍｍ）でスクリーン印刷し、感圧層を形成した。感圧層の厚みは１０μｍとした。
　次に、図５Ｂに示す上面部材２２を、下面部材２１と同じ材料及び方法により作製した。上面部材２２の各部の寸法も下面部材２１と同じとした。
　次に、下面部材２１及び上面部材２２を、センサ素子形成面同士が対向するように重ね合わせ、接着剤にて貼り合わせた。
　次に、第２基材１０２の外面に、直径５．０ｍｍ、厚み１ｍｍの弾性体７を、弾性体７の中心がセンサ素子１の中心と一致するように接着剤で貼り合わせて、感圧センサ２００を得た。
　実施例１に係る感圧センサ２００において、検出領域（弾性体７が設けられた領域）の面積のうち、配線５及び６ａ～６ｅが占める面積の割合は、１３％であった。
（実施例２）
　実施例２として図１１に示す感圧センサを作製し、更なるセンサの小型化を実施した。基本構成は実施例１と同様とし、センサ素子１、２ａ、２ｂ、３ａ及び３ｂは０．８ｍｍ×０．８ｍｍの正方形とし、電極１５及び１６ａ～１６ｅは２ｍｍ×２０ｍｍの長方形とし、配線５及び６ａ～６ｅは１００μｍ幅とした。配線５及び６ａ～６ｅ、電極１５及び１６ａ～１６ｅの厚みは一律で１０μｍとした。
　図１１に示す”Ａ”の箇所での配線間隔を１００μｍとなるように設計を行った。第２基材１０２の外面に、直径３．５ｍｍ、厚み１ｍｍの弾性体７を、弾性体７の中心がセンサ素子１の中心と一致するように接着剤で貼り合わせて、実施例１よりも小型な感圧センサ３００を得た。
（実施例３）
　実施例３として実施例１のパターンを変更し第１基材の配線が検知領域へ３本入るパターンの感圧センサを製作した。
（実施例４）
　実施例４として実施例１のパターンを図１２のように変更し、同一センサ素子の外周縁へ接続される第１基材上の配線と第２基材上の配線が成す角度を０°（平行）とした感圧センサを製作した（センサ素子２ａ及び３ｂ参照）。
（実施例５）
　実施例５として実施例１のパターンを変更し、検出領域（弾性体７が設けられた領域）の面積のうち、配線が占める面積の割合を２０％とした感圧センサを製作した。
（比較例１）
　比較例１として、実施例１と同じ材料を用いて、図１３に示す感圧センサを製作した。図１３の感圧センサにおいては、パターンをよりシンプルなパターンとするために第１基材と第２基材の配線を交差させた。
（比較例２）
　比較例２として実施例２のパターンを変更し、配線の最小間隔を５０μｍとした感圧センサを製作した。
（比較例３）
　比較例３として実施例１の弾性体を除いたセンサを製作した。
　実施例１、２及び比較例１～６で製作した感圧センサを用いて圧力測定、せん断測定、小型化への適用性を評価した。
［圧力測定値の評価方法］
　各実施例及び各比較例に係る応力センサを、荷重印加装置（ロードセル：アイコーエンジニアリング　ＭＯＤＥＬ－３００５（５０Ｎ））の測定用ステージの上に固定した。測定用端子を応力センサに当て、印可圧力を３Ｎ／ｃｍ２から１００Ｎ／ｃｍ２まで１Ｎ／ｃｍ２刻みで増加させながら、応力センサの圧力の出力値を取得し、印可した圧力と応力センサの出力値とを比較した。
　応力センサの圧力の測定精度を以下の基準で評価した。
　○：印可した圧力値とセンサから出力された圧力値との最大誤差が±５％以内
　△：印可した圧力値とセンサから出力された圧力値との最大誤差が±２０％以内
　×：印可した圧力値とセンサから出力された圧力値との最大誤差が±２０％の範囲を超える
［せん断応力測定値の評価方法］
　各実施例及び各比較例に係る応力センサを、荷重印加装置（ロードセル：アイコーエンジニアリング　ＭＯＤＥＬ－３００５（５０Ｎ））の測定用ステージの上に固定した。応力センサに２０Ｎ／ｃｍ２の圧力を印可した状態で、水平方向にせん断応力を－５Ｎ／ｃｍ２から５Ｎ／ｃｍ２の範囲で１Ｎ／ｃｍ２刻みで変化させながらせん断応力の出力値を取得し、印可したせん断荷重値と得られたせん断応力の出力値とを比較した。
　応力センサのせん断応力の測定精度を以下の基準で評価した。
　○：印可したせん断応力とセンサから出力されたせん断応力との最大誤差が±５％以内
　△：印可したせん断応力とセンサから出力されたせん断応力との最大誤差が±２０％以内
　×：印可したせん断応力とセンサから出力されたせん断応力との最大誤差が±２０％の範囲を超える
［ノイズ評価］
　センサからの圧力またはせん断応力の出力信号に５％以上の揺れが発生した場合、ノイズありと判定した。
［総合評価］
　応力センサの総合評価を以下の基準で判定した。
　◎：圧力測定値とせん断応力測定値の評価がいずれも○である
　○：圧力測定値とせん断応力測定値の評価のいずれかが△であるが、圧力測定値とせん断応力測定値の評価のいずれも×ではなく、ノイズがない
　×：圧力測定値とせん断応力測定値の評価のいずれかが×であるか、ノイズがある
　表１に各実施例及び比較例に係る感圧センサの構成及び評価結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１及び２で製作したセンサは圧力測定精度、せん断応力測定精度、小型化適正共に優れた性能を示した。実施例３で製作したセンサは圧力測定精度、せん断応力測定精度は優れていたが、小型化に適していないという結果であった。実施例４及び５で製作したセンサは、実施例１ないし３で製作したセンサと比較すると圧力測定精度、せん断応力測定精度が落ちるが、実用的な範囲であった。対して比較例にて製作したセンサはこれら全てを満たすものは得られなかった。
（実施例６）
　実施例６として図８～図９Ｂ（第４の実施形態）で説明した感圧センサ５００を作製した。
　まず、図９Ａに示す下面部材２３を作製した。第１基材１０１として厚み２５μｍのポリイミドフィルムを用いた。第１基材１０１の片方の面に、導電性銀インキを用いてスクリーン印刷にて、センサ素子１～３のセンサ電極、ダミー素子１１及び１２のダミー電極、配線５及び６ａ～６ｃ、電極１５及び１６ａ～１６ｃを同時に形成した。センサ素子１～３とダミー素子１１及び１２のセンサ電極は１．２ｍｍ×１．２ｍｍの正方形とし、電極１５及び１６ａ～１６ｃは７ｍｍ×２０ｍｍの長方形とし、配線５及び６ａ～６ｃは１００μｍ幅とした。厚みは一律で１０μｍとした。
　次に、センサ素子１～３のセンサ電極上と、ダミー素子１１及び１２のダミー電極上に、導電性カーボンインキをセンサ電極及びダミー電極と同サイズ（１．２ｍｍ×１．２ｍｍ）でスクリーン印刷し、感圧層を形成した。感圧層の厚みは１０μｍとした。
　次に、図９Ｂに示す上面部材２４を、下面部材２３と同じ材料及び方法により作製した。上面部材２４の各部の寸法も下面部材２３と同じとした。
　次に、下面部材２３及び上面部材２４を、センサ素子形成面同士が対向するように重ね合わせ、検知部周辺を接着剤にて貼り合わせた。
　次に、第２基材１０２の外面に、直径５．０ｍｍ、厚み１ｍｍの弾性体７を、弾性体７の中心がセンサ素子１の中心と一致するように接着剤で貼り合わせて、感圧センサ２００を得た。
（比較例４）
　比較例４として、図１０に示す感圧センサ９００を作製した。材料及び方法は、実施例６と同じであるが、比較例４に係る感圧センサ９００は、ダミー素子を備えていない。
　実施例６の感圧センサ２００の下部に市販の６軸センサを設置し、上部から圧力及びせん断応力を印加し、出力値から検量線を作成した。その後、感圧センサ２００に上面に圧力及びせん断応力を加え、感圧センサ２００の出力及び検量線から得られる圧力及びせん断応力の測定値と、感圧センサ２００の下部に設置した６軸センサから出力された圧力及びせん断応力とを比較した。実施例６に係る感圧センサ２００は、加えたせん断応力の方向にかかわらず、圧力及びせん断応力の測定値の６軸センサの測定値からのずれは、±５％以内であった。
　比較例４に係る感圧センサ９００を用いて、実施例６と同様に検量線を作製した後、実施例６と同様に、感圧センサ９００の出力及び検量線から得られる圧力及びせん断応力の測定値と、感圧センサ２００の下部に設置した６軸センサから出力された圧力及びせん断応力とを比較した。Ｚ軸方向の圧力については、感圧センサ２００の測定値と６軸センサの測定値とが十分に一致していたが、せん断応力については、加えたせん断応力の方向によって測定値が一致せず、感圧センサ９００で測定されたせん断応力の６軸センサの測定値からのずれは、最大で±３０％であった。
　本発明は、圧力及びせん断応力を検出するための感圧センサとして利用できる。
１　センサ素子（第１センサ素子）
２、２ａ、２ｂ　センサ素子（第２センサ素子）
３、３ａ、３ｂ　センサ素子（第３センサ素子）
５　配線
６、６ａ～６ｅ　配線
７　弾性体
１１　ダミー素子（第１ダミー素子）
１２　ダミー素子（第２ダミー素子）
１００　感圧センサ
１０１　第１基材
１０２　第２基材
２００、３００、４００、５００　感圧センサ

Claims (9)

  1. 　圧力及びせん断応力を検出可能な感圧センサであって、
    　第１基材と、
    　第２基材と、
    　前記第１基材及び前記第２基材の間に設けられる複数のセンサ素子と、
    　前記複数のセンサ素子を覆う弾性体とを備え、
    　前記複数のセンサ素子は、
    　　第１センサ素子と、
    　　前記第１センサ素子を中心として点対称に配置される２つの第２センサ素子と、
    　　前記第１センサ素子を中心として点対称に配置される２つの第３センサ素子とを含み、
    　前記第１センサ素子及び前記第２センサ素子の整列方向に対して、前記第１センサ素子及び前記第３センサ素子の整列方向が直交しており、
    　前記第１センサ素子、前記２つの第２センサ素子及び前記２つの第３センサ素子のそれぞれは、前記第１基材上に設けられる第１センサ電極と、前記第２基材上に前記第１センサ電極と対向して設けられる第２センサ電極と、対向する前記第１センサ電極及び前記第２センサ電極の間に設けられる感圧層とを含み、
    　前記第１センサ電極、前記第２センサ電極及び前記感圧層が、前記第１センサ素子、前記２つの第２センサ素子及び前記２つの第３センサ素子のそれぞれに対応して別個に設けられており、
    　前記第１基材及び前記第２基材上に、前記第１センサ電極及び前記第２センサ電極に接続される複数の配線が設けられており、
    　前記第１基材上に設けられた配線と、前記第２基材上に設けられた配線とが重ならず、全ての配線同士が平面視において１００μｍ以上離れていることを特徴とする、感圧センサ。
  2. 　前記感圧センサは、所定の検出領域の圧力及びせん断応力を検出可能であり、
    　前記第１基材上には、前記検出領域の外側で分岐せず、前記検出領域の内部で前記第１センサ電極のそれぞれに共通接続され、前記検出領域の内部で分岐した電流経路を構成する第１配線が設けられ、
    　前記第２基材上には、前記第２センサ電極のそれぞれに接続され、前記検出領域の外側の位置まで延びる少なくとも１本の第２配線が設けられ、
    　前記第１センサ電極に接続される前記第１配線の延長線をＬ１、当該第１センサ電極に対向する前記第２センサ電極に接続される前記第２配線の延長線をＬ２、前記延長線Ｌ１及びＬ２の交点をＰ、前記交点Ｐを端点とし、前記第１センサ電極に接続された第１配線の一部を含む半直線をＬｈ、前記交点Ｐを中心として前記半直線Ｌｈを平面視において４５°の位置から３１５°の位置まで回転させたときに前記半直線Ｌｈが通過する領域をＲとしたとき、前記第２センサ電極に接続された前記第２配線が前記領域Ｒに配置されている、請求項１に記載の感圧センサ。
  3. 　前記感圧センサは、所定の検出領域の圧力及びせん断応力を検出可能であり、
    　前記第１基材及び前記第２基材上に、前記第１センサ電極及び前記第２センサ電極に接続される複数の配線が設けられており、
    　前記配線のうち、前記センサ素子に覆われていない配線部分が前記検出領域の面積に占める割合が１５％以内である、請求項１または２に記載の感圧センサ。
  4. 　圧力及びせん断応力を検出可能な感圧センサであって、
    　第１基材と、
    　第２基材と、
    　前記第１基材及び前記第２基材の間に設けられる複数のセンサ素子とを備え、
    　前記複数のセンサ素子は、荷重に応じた信号を出力する第１センサ素子及び第２センサ素子を含み、
    　前記第１基材及び前記第２基材の間に、前記第１センサ素子を中心として前記第２センサ素子と点対称に配置され、荷重に応じた信号を出力しない第１ダミー素子を備える、感圧センサ。
  5. 　圧力及びせん断応力を検出可能な感圧センサであって、
    　第１基材と、
    　第２基材と、
    　前記第１基材及び前記第２基材の間に設けられる複数のセンサ素子とを備え、
    　前記複数のセンサ素子は、荷重に応じた信号を出力する第１センサ素子、第２センサ素子及び第３センサ素子を含み、
    　前記第１基材及び前記第２基材の間に、
    　　前記第１センサ素子を中心として前記第２センサ素子と点対称に配置され、荷重に応じた信号を出力しない第１ダミー素子と、
    　　前記第１センサ素子を中心として前記第３センサ素子と点対称に配置され、荷重に応じた信号を出力しない第２ダミー素子とを備え、
    　前記第１センサ素子、前記第２センサ素子及び前記第１ダミー素子の整列方向に対して、前記第１センサ素子、前記第３センサ素子及び前記第２ダミー素子の整列方向が直交している、感圧センサ。
  6. 　前記第１ダミー素子の厚みが、前記第１センサ素子及び前記第２センサ素子の厚みの８０～１２０％である、請求項４に記載の感圧センサ。
  7. 　前記第１ダミー素子及び前記第２ダミー素子の厚みが、前記第１センサ素子、前記第２センサ素子及び前記第３センサ素子の厚みの８０～１２０％である、請求項５に記載の感圧センサ。
  8. 　前記感圧センサは、所定の検出領域の圧力及びせん断応力を検出可能であり、
    　前記第１基材上に前記センサ素子の各々に接続される複数の配線が設けられており、
    　前記配線のうち、前記センサ素子に覆われていない配線部分が前記検出領域の面積に占める割合が１５％以内である、請求項４～７のいずれかに記載の感圧センサ。
  9. 　前記センサ素子を覆う弾性体を備える、請求項８に記載の感圧センサ。
     
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