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公開番号2024086624
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-27
出願番号2023205972
出願日2023-12-06
発明の名称線状センサ装置、繊維状センサ装置、剪断力の検出方法
出願人学校法人東京電機大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G01L 1/16 20060101AFI20240620BHJP(測定;試験)
要約【課題】3次元曲面に追従可能な柔軟性を有し、かつ加えられた応力を剪断力として検出可能な線状センサ装置、繊維状センサ装置、および剪断力の検出方法を提供する。
【解決手段】線状の内部導体、前記内部導体の外周面を被覆する圧電体、および前記圧電体の外周に配置された外部導体、を備えたセンサ部と、前記圧電体に加わる応力に応じて生じる出力信号を検出する制御部と、を有し、前記制御部は、前記出力信号から、前記センサ部に加わる剪断力を算出することを特徴とする。
。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
線状の内部導体、前記内部導体の外周面を被覆する圧電体、および前記圧電体の外周に配置された外部導体、を備えたセンサ部と、
前記圧電体に加わる応力に応じて生じる出力信号を検出する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記出力信号から、前記センサ部に加わる剪断力を算出することを特徴とする線状センサ装置。
続きを表示（約 670 文字）【請求項２】
前記圧電体に加わる応力は、振動であることを特徴とする請求項１に記載の線状センサ装置。
【請求項３】
前記センサ部は、長手方向に垂直な断面が円形であり、直径が０．１ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の線状センサ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記センサ部に加えた応力の値と、これにより前記センサ部に生じた剪断力の値との関係を実測値として機械学習を行ったアルゴリズムに基づいて、剪断力を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の線状センサ装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の線状センサ装置を有し、
前記センサ部を人体に接する繊維に縫い込んでセンサ繊維を形成し、前記制御部は、人体と前記センサ繊維との擦れ応力を剪断力として検出することを特徴とする繊維状センサ装置。
【請求項６】
前記センサ繊維は、靴下の形状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の繊維状センサ装置。
【請求項７】
前記センサ繊維は、ベッドシーツの形状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の繊維状センサ装置。
【請求項８】
請求項１または２に記載の線状センサ装置を用いた剪断力の検出方法であって、
前記センサ部に加えた応力の値と、これにより前記センサ部に生じた剪断力の値との関係の機械学習を行った機械学習データに基づいて、剪断力を算出することを特徴とする剪断力の検出方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、線状センサ装置、繊維状センサ装置、および剪断力の検出方法に関するものである。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、厚みが薄いシート状の圧力センサとして、柔軟性を有する導電体薄膜及び圧電体薄膜を積層したシート状の圧力センサが知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、非導電性の樹脂繊維を電極で挟んで配置した繊維状の圧力センサも知られている。更に、柔軟性を有するシート状の基材に、薄膜トランジスタアレイが形成されたトランジスタ層をシート状の電極で挟んで形成された有機圧電体から構成される感圧層を有するシート状の圧力センサなども知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－２２４９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような従来のシート状の圧力センサは、いずれも薄膜を積層した積層体であり、かつ、外面側を樹脂フィルムなどで挟んだ構成であるため、例えば、曲面に押し当てられただけで、その形状変化から圧力変化として検出されてしまうといった課題があった。
【０００５】
また、上述したような従来のシート状の圧力センサは柔軟性が低いため、例えば、人体など３次元曲面から構成される被測定対象に対して適用することが困難であった。即ち、人体の形状に沿って応力などを計測できない部分が多く存在することで、人体の動き等で生じる圧力変化などを計測することが困難であった。
【０００６】
更に、従来のシート状の圧力センサのうち、剪断力の計測が可能なものは厚みが厚く（例えば、１ｃｍ以上）、靴の中敷きなどに入れて計測すると、明らかに歩行動作の特性が変わってしまい、足部の正確な動きによる測定が困難であるといった課題があった。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みて提案されたものであり、３次元曲面に追従可能な柔軟性を有し、かつ加えられた応力を剪断力として検出可能な線状センサ装置、繊維状センサ装置、および剪断力の検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態の線状センサ装置、繊維状センサ装置、および剪断力の検出方法は、以下の手段を提案している。
（１）本発明の態様１の線状センサ装置は、線状の内部導体、前記内部導体の外周面を被覆する圧電体、および前記圧電体の外周に配置された外部導体、を備えたセンサ部と、前記圧電体に加わる応力に応じて生じる出力信号を検出する制御部と、を有し、前記制御部は、前記出力信号から、前記センサ部に加わる剪断力を算出することを特徴とする。
【０００９】
（２）本発明の態様２は、態様１の線状センサ装置において、前記圧電体に加わる応力は、振動であることを特徴とする。
【００１０】
（３）本発明の態様３は、態様１または２の線状センサ装置において、前記センサ部は、長手方向に垂直な断面が円形であり、直径が０．１ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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