[发明专利]阵列型电容式传感器

说明书

技术领域

本发明涉及用于测定压力变动波形的传感器，特别地涉及阵列型电容式传感器。 

背景技术

一般，作为测定压力的传感检测方式，除了利用应变电阻元件的传感检测方式之外，还已知利用电容元件的传感检测方式。在利用电容元件的传感检测方式中，由于与所述应变电阻元件相比，传感器元件的结构简单，因此具有无需利用需要高额制造成本的半导体制造工艺，就能够廉价地制造的优点。 

作为利用该电容元件的传感检测方式，例如有非专利文献1所述的触觉传感器和非专利文献2所述的触觉传感器。由于这些是电容元件以阵列状配置在传感检测面上的压力传感器，因此适用于压力变动波形的测定。 

下面，详细说明记载在所述非专利文献2的触觉传感器。图26是记载在所述非专利文献2的触觉传感器的压力检测部的外观斜视图；图27是图26所示的压力检测部的分解斜视图；图28(a)是从上方看图26所示的压力检测部时的俯视图，图28(b)是表示电容元件的布局的示意图；图29是包含图26所示的压力检测部的触觉传感器的电路结构图。 

如图26和图27所示，记载在所述非专利文献2的触觉传感器1E主要具有下部电极11、上部电极21及衬垫构件31。下部电极11由互相并行地横置的实质上以直线状延伸的多个带状铜箔电极构成。上部电极21由相互并行于和所述下部电极11正交的方向纵置的实质上以直线状延伸的多个带状铜箔电极构成。在这些下部电极11和上部电极21之间，配置有由硅橡胶构成的衬垫构件31。 

在以矩阵状配置的下部电极11和上部电极21的交叉部，下部电极11的一部分和上部电极21的一部分通过衬垫构件31相对配置为相隔规定的距离。由此，在该交叉部形成作为传感器元件的电容元件41(参见图28(a))。

如图28(a)和图28(b)所示，在具有所述结构的触觉传感器1E中，当在平面上看压力检测部时，电容元件41以阵列状排列而配置。每个电容元件41通过施加在上部电极21或下部电极11上的压力，在互相靠近的方向上发生变形，从而使其静电电容发生变化。 

如图29所示的电路构成为，在以矩阵状配置的下部电极11或上部电极21的一侧的电极上，经由多路转换器(マルチプレクサ)50连接电源60，在另一侧的电极上，同样经由多路转换器50连接检测器70，通过多路转换器50选择特定的下部电极11和上部电极21，从而经由检测器70可得到阵列状配置的电容元件41中的一个电容元件的静电电容。例如，在图29中，当选择上数第二行的下部电极11和左数第三列的上部电极21时，输出由附图标记42表示的一个电容元件的静电电容。因而，可以测定触觉传感器1E的传感器面上的任意位置的压力。 

另外，作为能够测定压力变动波形的其他技术，有利用电容元件的专利文献1所述的表面压力分布传感器、利用压电薄板的专利文献2所述的压力脉搏波传感器和压力脉搏波分析装置等。 

图30是所述专利文献1的表面压力分布传感器的概略结构图。如该图所示，表面压力分布传感器101包括经由衬垫18相对配置为相隔一定间隙的隙缝的行布线部11和列布线部12。行布线部11由玻璃基板13、在该玻璃基板13上沿第一方向多数平行地排列的行布线14以及覆盖该行布线14的绝缘膜15构成，列布线部12由可挠性薄膜16以及在该可挠性薄膜16上沿第二方向多数平行地排列的列布线17构成。 

图31是所述专利文献2的压力脉搏波传感器的概略结构图。如该图所示，压力脉搏波传感器102是将第一传感器部12和第二传感器部14层叠而构成。其中，第一传感器部12以将为了检测生物体的脉搏波而安装在体表面的带状压电薄板16向其宽度方向上配置多个的状态，将这些多个压电薄板16一体地固定在可挠性薄板18上而构成；第二传感器部14具有与该第一传感器部12相同的结构，且在水平面内相对第一传感器部12旋转90度而构成。 

非专利文献1：R.S.Fearing，″Tactile Sensing Mechanisms″，TheInternational Journal of Robotics Research，June1990，Vol.9，No.3，pp.3-23