2022-017032

第２ 本願発明

本願の請求項１に係る発明（以下「本願発明」という。）は、令和４年６月１５日に提出された手続補正書により補正された特許請求の範囲の請求項１に記載された次の事項により特定されるとおりのものと認める。

「【請求項１】

３つの軸方向の力と、前記３つの軸のうち、少なくとも１つの軸の軸まわりのモーメントを検出するための多軸触覚センサであって、

基板と、

前記基板の表面と略同一の面内に設けられた複数のセンサ素子と、

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前記複数のセンサ素子の周囲を覆い、前記複数のセンサ素子に外力を伝達する伝達材と、

を備え、

前記複数のセンサ素子は、

前記基板の表面に対して平行方向の力を検出するように、所定部位に第１の抵抗層および第２の抵抗層を備えた梁構造を有する、少なくとも３つのせん断力検出素子と、

前記基板の表面に対して垂直方向の力を検出するように、所定部位に第３の抵抗層および第４の抵抗層を備えた梁構造を有する、少なくとも１つの押圧力検出素子と、を含む、少なくとも４つのセンサ素子を含み、

前記４つのセンサ素子の前記梁構造はそれぞれ、その長手方向が放射状となるように前記基板に配置されており、

前記少なくとも１つの軸の軸まわりのモーメントは、前記複数のセンサ素子のうち、前記放射状の配置における中心を基準として回転対称の位置に配置されている、２つ以上のセンサ素子の出力に基づいて検出される、多軸触覚センサ。」

第３ 原査定における拒絶の理由

原査定の拒絶の理由のうち、本願発明についての理由は、次のとおりである。

（進歩性の欠如）本願発明は、本願の出願前に発行された下記の引用文献に記載された発明に基づいて、その出願前にその発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法２９条２項の規定により特許を受けることができない。

記

引用文献１．特開２０１７－１８７３９９号公報

引用文献２．特開２０１３－６８５０３号公報

第４ 引用文献に記載された発明の認定等

１ 引用文献１に記載された事項及び引用発明の認定

(１) 引用文献１に記載された事項

原査定の拒絶の理由において引用された前記引用文献１（特開２０１７－１８７３９９号公報）には、以下の事項が記載されている。下線は、当合議体によるものであり、以下同様である。

ア 【００１０】～【００１２】、【図１】

「【実施例１】

【００１０】

図１（ａ）は、実施例１に係るロボットシステム１００の全体構成を例示する図である。図１（ａ）で例示するように、ロボットシステム１００は、ロボットハンド１０、触覚センサ素子２０、検出回路３０、制御部４０などを備える。触覚センサ素子２０および検出回路３０が触覚センサとして機能する。

【００１１】

ロボットハンド１０は、把持部１１によって対象物を把持し、離すことで、作業を行う。例えば、ロボットハンド１０は、３軸方向への移動、水平旋回、垂直旋回などを行う。なお、図１（ａ）において、一例として、鉛直上方から見たロボットハンド１０が描かれている。

【００１２】

触覚センサ素子２０は、把持部１１の対象物への接触面に配置されている。図１（ｂ）で例示するように、触覚センサ素子２０は、接触面２１における接触力（Ｚ軸方向の圧力）、Ｘ軸方向のせん断力、Ｙ軸方向のせん断力、および回転軸方向のせん断力を検出する。回転軸方向のせん断力とは、Ｚ軸を中心とする回転のせん断力である。ロボットハンド１０が対象物を把持する際に、当該対象物の重心から外れた箇所を把持する場合には、回転軸方向のせん断力が働くことになる。したがって、回転軸方向のせん断力の検出が重要となる。検出回路３０は、触覚センサ素子２０の状態変化を電気信号として検出する回路である。検出回路３０の検出結果は、制御部４０に送信される。制御部４０は、検出回路３０の検出結果に基づいて、ロボットハンド１０の動作を制御する。」

「【図１】

［図：0001404390000001.jpg］

」

イ 【００１３】～【００１６】、【図２】、【図３】

「【００１３】

図２（ａ）は、触覚センサ素子２０の概略斜視図である。図２（ａ）で例示するように、触覚センサ素子２０の接触面２１には、弾性体２２が設けられていてもよい。図２（ｂ）は、触覚センサ素子２０の概略平面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）では、弾性体２２を透過している。図２（ｃ）は、図２（ｂ）の拡大図である。

【００１４】

図２（ｃ）で例示するように、触覚センサ素子２０の接触面２１の中央部が対象物と接触する接触部２３である。接触面２１は、ＸＹ平面に相当する。接触面２１において、接触部２３を中心にして、複数種からなる１対の力検出素子が放射状に配置されている。

【００１５】

ここで、力検出素子の詳細について説明する。図３（ａ）で例示するように、力検出素子は、１対のピエゾ抵抗素子３０ａ，３０ｂを備える。ピエゾ抵抗素子３０ａ，３０ｂは、例えばＹ軸方向に長手方向を有する梁を備える。ピエゾ抵抗素子３０ａの梁には、例えばＸ軸マイナス側に弾性体３１が配置され、Ｘ軸プラス側にピエゾ抵抗層３２が配置されている。例えば、弾性体３１は、シリコーン樹脂などである。ピエゾ抵抗層３２は、例えば、Ｓｉ単結晶に不純物をイオン注入、熱拡散などでドープしたものである。当該弾性体３１とピエゾ抵抗層３２とは接合されている。ピエゾ抵抗素子３０ｂの梁には、Ｘ軸マイナス側にピエゾ抵抗層３２が配置され、Ｘ軸プラス側に弾性体３１が配置されている。当該ピエゾ抵抗層３２と弾性体３１とは接合されている。

【００１６】

力検出素子にＸ軸プラス方向の力が加わって梁に歪が生じる場合、図３（ｂ）で例示するように、ピエゾ抵抗素子３０ａおよびピエゾ抵抗素子３０ｂの梁は、湾曲してＸ軸プラス側に伸びるように撓む。この場合、ピエゾ抵抗素子３０ａにおいては、ピエゾ抵抗層３２が引っ張られる。一方、ピエゾ抵抗素子３０ｂにおいては、ピエゾ抵抗層３２が圧縮する。このように、１対のピエゾ抵抗素子３０ａ，３０ｂにおいて、ピエゾ抵抗層３２が、それぞれ引張力と圧縮力を受けることになる。すなわち、各ピエゾ抵抗層３２の抵抗値が正負逆方向に増減する。この抵抗値変化を、図３（ｃ）のようなブリッジ回路により計測することで、せん断力を検出することができる。」

「【図２】

［図：0001404390000002.jpg］

」

「【図３】

［図：0001404390000003.jpg］

」

ウ 【００１７】～【００２３】、【図４】

「【００１７】

図４は、図２（ｃ）において、ピエゾ抵抗素子を抜き出して描いた図である。各ピエゾ抵抗素子は、接触面２１において、接触部２３の周辺に、周方向の異なる位置に配置されている。図４で例示するように、接触面２１において、Ｙ軸方向に沿って、接触部２３に対して点対称に、弾性体３１およびピエゾ抵抗層３２がなす梁が放射状に延びるように、Ｘ軸方向のせん断力を検出する１対のピエゾ抵抗素子３０ｘａ，３０ｘｂが配置されている。ピエゾ抵抗素子３０ｘａはＹ軸プラス側に配置されており、ピエゾ抵抗素子３０ｘｂはＹ軸マイナス側に配置されている。

【００１８】

ピエゾ抵抗素子３０ｘａにおいては、Ｘ軸マイナス側に弾性体３１が配置され、Ｘ軸プラス側にピエゾ抵抗層３２が配置されている。ピエゾ抵抗素子３０ｘｂにおいては、Ｘ軸プラス側に弾性体３１が配置され、Ｘ軸マイナス側にピエゾ抵抗層３２が配置されている。すなわち、同一の周方向において、１対のピエゾ抵抗素子３０ｘａ，３０ｘｂの弾性体３１とピエゾ抵抗層３２との配置側が同じとなっている。同一の周方向とは、右回りまたは左回りのいずれか一方に統一した場合の周方向のことを意味する。この１対のピエゾ抵抗素子３０ｘａ，３０ｘｂにおいては、Ｘ軸方向のせん断力が加わった場合に各ピエゾ抵抗層３２がそれぞれ引張力と圧縮力を受けることから、Ｘ軸方向のせん断力を検出することができる。

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【００１９】

接触面２１において、Ｘ軸方向に沿って、接触部２３に対して点対称に、弾性体３１およびピエゾ抵抗層３２がなす梁が放射状に延びるように、Ｙ軸方向のせん断力を検出する１対のピエゾ抵抗素子３０ｙａ，３０ｙｂが配置されている。ピエゾ抵抗素子３０ｙａはＸ軸プラス側に配置されており、ピエゾ抵抗素子３０ｙｂはＸ軸マイナス側に配置されている。

【００２０】

ピエゾ抵抗素子３０ｙａにおいては、Ｙ軸プラス側に弾性体３１が配置され、Ｙ軸マイナス側にピエゾ抵抗層３２が配置されている。ピエゾ抵抗素子３０ｙｂにおいては、Ｙ軸マイナス側に弾性体３１が配置され、Ｙ軸プラス側にピエゾ抵抗層３２が配置されている。すなわち、同一の周方向において、１対のピエゾ抵抗素子３０ｙａ，３０ｙｂの弾性体３１とピエゾ抵抗層３２との配置側が同じとなっている。この１対のピエゾ抵抗素子３０ｙａ，３０ｙｂにおいては、Ｙ軸方向のせん断力が加わった場合に各ピエゾ抵抗層３２がそれぞれ引張力と圧縮力を受けることから、Ｙ軸方向のせん断力を検出することができる。

【００２１】

接触面２１において、いずれかの箇所において、接触部２３に対して点対称に、弾性体３１およびピエゾ抵抗層３２がなす梁が放射状に延びるように１対のピエゾ抵抗素子３０ｚａ，３０ｚｂが配置されている。ピエゾ抵抗素子３０ｚａにおいては、Ｚ軸プラス側に弾性体３１が配置され、Ｚ軸マイナス側にピエゾ抵抗層３２が配置されている。ピエゾ抵抗素子３０ｚｂにおいては、Ｚ軸マイナス側に弾性体３１が配置され、Ｚ軸プラス側にピエゾ抵抗層３２が配置されている。すなわち、Ｚ軸方向において、１対のピエゾ抵抗素子３０ｚａ，３０ｚｂの弾性体３１とピエゾ抵抗層３２との配置側が逆となっている。この１対のピエゾ抵抗素子３０ｚａ，３０ｚｂにおいては、Ｚ軸方向のせん断力が加わった場合に各ピエゾ抵抗層３２がそれぞれ引張力と圧縮力を受けることから、Ｚ軸方向のせん断力を検出することができる。

【００２２】

接触面２１において、いずれかの箇所において、接触部２３に対して点対称に、弾性体３１およびピエゾ抵抗層３２がなす梁が放射状に延びるように１対のピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂが配置されている。ピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂのいずれにおいても、接触面２１をピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂを結ぶ線で分割した場合に同じ側に弾性体３１が配置され、逆側にピエゾ抵抗層３２が配置されている。すなわち、同一の周方向において、１対のピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂの弾性体３１とピエゾ抵抗層３２との配置側が逆となっている。本実施例においては、一例として、ピエゾ抵抗素子３０ｘａとピエゾ抵抗素子３０ｙｂとの間にピエゾ抵抗素子３０ｒａが配置され、ピエゾ抵抗素子３０ｘｂとピエゾ抵抗素子３０ｙａとの間にピエゾ抵抗素子３０ｒｂが配置されている。ピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂによるせん断力検出については後述する。

【００２３】

なお、図２（ｃ）で例示するように、ピエゾ抵抗素子３０ｘａ，３０ｘｂ，３０ｙａ，３０ｙｂ，３０ｚａ，３０ｚｂ，３０ｒａ，３０ｒｂの接触部２３側端は、基準電圧Ｖｓに接続された基準電極２４に接続されている。各ピエゾ抵抗素子の他端は、それぞれ個別の電極２５に接続されている。」

「【図４】

［図：0001404390000004.jpg］

」

エ 【００２７】～【００３３】、【図７】

「【００２７】

図７（ａ）および図７（ｂ）は、触覚センサ素子２０によるせん断力の検出について例示する図である。図７（ａ）は、触覚センサ素子２０に対して、Ｘ軸マイナス側かつＹ軸マイナス側からＸ軸プラス側かつＹ軸プラス側に外力Ｆが加わる場合を例示する図である。すなわち、外力Ｆには、Ｘ軸プラス側への外力成分Ｆｘと、Ｙ軸プラス側への外力成分Ｆｙとが含まれる。

【００２８】

図７（ａ）で例示するように、外力Ｆが触覚センサ素子２０に加わる場合、ピエゾ抵抗素子３０ｘａ，３０ｘｂにおいては、外力成分Ｆｘによって、ピエゾ抵抗層３２がそれぞれ引張力と圧縮力を受ける。したがって、ピエゾ抵抗素子３０ｘａ，３０ｘｂは、Ｘ軸プラス側へのせん断力を検出する。また、ピエゾ抵抗素子３０ｙａ，３０ｙｂにおいては、外力成分Ｆｙによって、ピエゾ抵抗層３２がそれぞれ引張力と圧縮力を受ける。したがって、ピエゾ抵抗素子３０ｙａ，３０ｙｂは、Ｙ軸プラス側へのせん断力を検出する。

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【００２９】

なお、ピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂにおいては、両方のピエゾ抵抗層３２が引張力を受けることになる。したがって、ピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂは、せん断力を検出しない。

【００３０】

図７（ｂ）は、Ｚ軸を中心として外力として回転力Ｒが加わる場合を例示する図である。一例として、接触面２１に対する平面視において、時計回りの回転力Ｒが加わる場合について検討する。

【００３１】

図７（ｂ）で例示するように、回転力Ｒが触覚センサ素子２０に加わる場合、ピエゾ抵抗素子３０ｘａ，３０ｘｂにおいては、回転力Ｒによって、両方のピエゾ抵抗層３２がそれぞれ引張力を受ける。したがって、ピエゾ抵抗素子３０ｘａ，３０ｘｂは、せん断力を検出しない。ピエゾ抵抗素子３０ｙａ，３０ｙｂにおいても、回転力Ｒによって、両方のピエゾ抵抗層３２が引張力を受ける。したがって、ピエゾ抵抗素子３０ｙａ，３０ｙｂもせん断力を検出しない。

【００３２】

これに対して、ピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂにおいては、ピエゾ抵抗層３２がそれぞれ引張力および圧縮力を受けることになる。したがって、ピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂは、Ｚ軸回転方向のせん断力を検出する。

【００３３】

本実施例によれば、ピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂが、接触面２１の接触部２３の周辺において、接触部２３の周方向の異なる位置に配置されている。また、ピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂの状態変化を電気信号として検出する検出回路３０が備わっている。検出回路３０は、接触部２３において接触面２１に対する垂直軸（Ｚ軸）の回転方向にせん断力が印加される場合に、上記電気信号の強度を当該せん断力に応じて変化させるように構成されている。それにより、回転軸方向のせん断力を検出することができる。また、ピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂの抵抗値変化を検出するため、温度変化や他軸との干渉をキャンセルすることが出来、安定した出力値を得ることができる。ピエゾ抵抗素子３０ｘａ，３０ｘｂ，３０ｙａ，３０ｙｂ，３０ｚａ，３０ｚｂについても同様である。」

「【図７】

［図：0001404390000005.jpg］

」

(２) 引用発明の認定

ア 段落【００１３】、【００１４】、【００１７】及び【図２】から、触覚センサ素子２０は、ＸＹ平面に相当する接触面２１を有する基板と、前記接触面２１に設けられた弾性体２２を備えており、前記接触面２１には複数のピエゾ抵抗素子が配置され、前記弾性体２２は前記複数のピエゾ抵抗素子が配置された接触面２１の全面を覆っている構成が読み取れる。

イ 前記(１)の記載事項及び前記アの認定事項を総合すると、引用文献１には、次の発明（以下「引用発明」という。）が記載されているものと認められる。

＜引用発明＞

「触覚センサとして機能する、触覚センサ素子２０および検出回路３０であって、（【００１０】）

触覚センサ素子２０は、接触面２１における接触力（Ｚ軸方向の圧力）、Ｘ軸方向のせん断力、Ｙ軸方向のせん断力、および回転軸方向のせん断力を検出し、回転軸方向のせん断力とは、Ｚ軸を中心とする回転のせん断力であり、（【００１２】）

検出回路３０は、触覚センサ素子２０の状態変化を電気信号として検出する回路であり、（【００１２】）

触覚センサ素子２０は、ＸＹ平面に相当する接触面２１を有する基板と、前記接触面２１に設けられた弾性体２２を備えており、前記接触面２１には複数のピエゾ抵抗素子が配置され、前記弾性体２２は前記複数のピエゾ抵抗素子が配置された接触面２１の全面を覆っており、（前記アの認定事項）

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触覚センサ素子２０の接触面２１の中央部が対象物と接触する接触部２３であり、（【００１４】）

各ピエゾ抵抗素子は、接触面２１において、接触部２３の周辺に、周方向の異なる位置に配置され、（【００１７】）

接触面２１において、Ｙ軸方向に沿って、接触部２３に対して点対称に、弾性体３１およびピエゾ抵抗層３２がなす梁が放射状に延びるように、Ｘ軸方向のせん断力を検出する１対のピエゾ抵抗素子３０ｘａ，３０ｘｂが配置され、（【００１７】）

この１対のピエゾ抵抗素子３０ｘａ，３０ｘｂにおいては、Ｘ軸方向のせん断力が加わった場合に各ピエゾ抵抗層３２がそれぞれ引張力と圧縮力を受けることから、Ｘ軸方向のせん断力を検出することができ、（【００１８】）

接触面２１において、Ｘ軸方向に沿って、接触部２３に対して点対称に、弾性体３１およびピエゾ抵抗層３２がなす梁が放射状に延びるように、Ｙ軸方向のせん断力を検出する１対のピエゾ抵抗素子３０ｙａ，３０ｙｂが配置され、（【００１９】）

この１対のピエゾ抵抗素子３０ｙａ，３０ｙｂにおいては、Ｙ軸方向のせん断力が加わった場合に各ピエゾ抵抗層３２がそれぞれ引張力と圧縮力を受けることから、Ｙ軸方向のせん断力を検出することができ、（【００２０】）

接触面２１において、いずれかの箇所において、接触部２３に対して点対称に、弾性体３１およびピエゾ抵抗層３２がなす梁が放射状に延びるように１対のピエゾ抵抗素子３０ｚａ，３０ｚｂが配置され、この１対のピエゾ抵抗素子３０ｚａ，３０ｚｂにおいては、Ｚ軸方向のせん断力が加わった場合に各ピエゾ抵抗層３２がそれぞれ引張力と圧縮力を受けることから、Ｚ軸方向のせん断力を検出することができ、（【００２１】）

接触面２１において、いずれかの箇所において、接触部２３に対して点対称に、弾性体３１およびピエゾ抵抗層３２がなす梁が放射状に延びるように１対のピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂが配置され、（【００２２】）

回転力Ｒが触覚センサ素子２０に加わる場合、ピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂにおいては、ピエゾ抵抗層３２がそれぞれ引張力および圧縮力を受けることになり、ピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂは、Ｚ軸回転方向のせん断力を検出する、（【００３１】、【００３２】）

触覚センサとして機能する、触覚センサ素子２０および検出回路３０。」

２ 引用文献２技術事項及び技術常識１の認定

(１) 引用文献２に記載された事項

原査定の拒絶の理由において引用された前記引用文献２（特開２０１３－６８５０３号公報）には、以下の事項が記載されている。

ア 【００２３】～【００３２】、【図１】、【図２】

「【００２３】

（１）第１実施形態（２本の両持ち梁）

（全体構成）

図１に示すように本実施形態に係る多軸触覚センサ１は、異なる方向に配置された複数のセンサ素子を備える。本図の場合、多軸触覚センサ１には、センサ素子としての第１のセンサ素子２、第２のセンサ素子３が基板の表面と略同一の面内に設けられており、センサ素子２、３全体が外装材（本図には図示せず）により覆われている。多軸触覚センサ１は、外装材に加えられたｘ方向、ｙ方向の力を各センサ素子２、３により計測し得るように構成されている。なお、本明細書では、図中ｘをｘ方向、ｙをｙ方向、ｚをｚ方向と呼ぶ。

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【００２４】

本実施形態の場合、各センサ素子２、３の梁は、外装材に加えられた外力、例えばせん断力により、外装材と共に弾性変形し得るように形成されている。ここでせん断力とは、基板表面に対し水平方向（図中ｘ、ｙ方向）の力をいう。

【００２５】

（第１及び第２のセンサ素子）

次に、第１及び第２のセンサ素子２、３の構成について説明する。第１及び第２のセンサ素子２、３は、配置される方向が異なるのみで構成は同じであるため、第１のセンサ素子２についてのみ説明することとする。

【００２６】

図２に示すように、第１のセンサ素子２は、基板６上に両端が支持された２本の梁、すなわち、第１の梁７と第２の梁８とを有する。第１及び第２の梁７、８は、略同じ機械的特性を有するようにシリコンで構成され、略同じ長さを有している。第１及び第２の梁７、８は、互いに略平行に、かつ基板６表面に対し略水平に配置されている。第１の梁７と第２の梁８とは、間隔が、例えば10μm程度とされ、極めて近傍に形成されている。

【００２７】

第１の梁７は、第２の梁８に面している表面に対向する一表面としての表面（以下、「外側面」ともいう）７Ａに第１の抵抗層９が形成されている。同様に、第２の梁８は、第１の梁７に面している表面に対向する他表面としての表面（以下、「外側面」ともいう）８Ａに第２の抵抗層１０が形成されている。第１及び第２の抵抗層９、１０は、表面が基板表面６Ａに対し略直角となるように形成されている。

【００２８】

また、第１及び第２の梁７、８は、上面の中央部にそれぞれ導電層としての第１の導電層１２及び第２の導電層１３が形成されている。第１の導電層１２は第１の抵抗層９に導通しており、第２の導電層１３は第２の抵抗層１０に導通している。

【００２９】

本実施形態の場合、基板６は矩形状の角穴１６が形成されている。第１及び第２の梁７、８は、前記角穴１６の短辺間に掛架され、角穴１６を挟んで対向する辺１７、１８において第１～第４の支持部２０～２３により基板６に支持されている。第１の梁７は第１の支持部２０及び第２の支持部２１によって、第２の梁８は第３の支持部２２及び第４の支持部２３によって、基板６に両端において支持されている。第１～第４の支持部２０～２３は、絶縁層２５、梁形成層２６、抵抗層２７、導電層２８を順に積層して形成されている。梁形成層２６は、シリコンで構成され、前記第１及び第２の梁７、８を形成する。第１の支持部２０に形成された導電層２８は電源用電極３０を構成し、第２の支持部２１に形成された導電層２８は第１の出力用電極３１を構成する。また、第３の支持部２２に形成された導電層２８は接地用電極３２を構成し、第４の支持部２３に形成された導電層２８は第２の出力用電極３３を構成する。第１の出力用電極３１と第２の出力用電極３３とは図示しない回路において電気的に接続されている。また、第１の抵抗層９及び第２の抵抗層１０は、第１～第４の支持部２０～２３に形成された抵抗層２７と一体に形成され、ピエゾ抵抗層で構成されている。

【００３０】

第１の梁７には第１の変形部としての第１の検出部３６と第２の検出部３７が形成されている。すなわち、電源用電極３０と第１の導電層１２の間には導電層が形成されていない第１の検出部３６が形成され、第１の出力用電極３１と第１の導電層１２の間には導電層が形成されていない第２の検出部３７が形成されている。同様に第２の梁には、第２の変形部としての第３の検出部３８と第４の検出部３９が形成されている。すなわち、接地用電極３２と第２の導電層１３の間には導電層が形成されていない第３の検出部３８が形成され、第２の出力用電極３３と第２の導電層１３の間には導電層が形成されていない第４の検出部３９が形成されている。

【００３１】

第１及び第２の梁７、８の周囲には空間４０が形成されており、第１及び第２の梁７、８が可撓し得るように構成されている。この空間４０を含む第１及び第２の梁７、８の周囲は外装材４２で覆われている。外装材４２は、空間４０及び第１及び第２の梁７、８の周囲を埋める充填部４３を有する。充填部４３は例えばシリコーン（Silicone）樹脂により形成することができる。シリコーン樹脂としては、例えば、ＰＤＭＳ（polydimethylsiloxane；ポリジメチルシロキサン）を用いることができる。また、外装材４２は、前記充填部４３の表面を覆う表面部（図示しない）をさらに有することとしてもよい。この場合、表面部は、充填部４３とは異なる弾性係数を有する材料で構成してもよい。表面部は充填部４３より硬質の材料、例えば光硬化樹脂で構成することにより、第１のセンサ素子２へより均一にせん断力を伝達することができる。また、外装材は、上記シリコーン樹脂のほか例えば、金属（アルミニウム）などを用いることができる。

【００３２】

このように構成された第１のセンサ素子２は、第１の抵抗層９及び第２の抵抗層１０の抵抗値の比に相当する電圧を測定し得るように回路に接続されている。本実施形態の場合、図３に示すように、第１の抵抗層９及び第２の抵抗層１０は直列に接続され、全体として抵抗比出力回路４５を構成する。すなわち、抵抗比出力回路４５は、電源用電極３０、第１の抵抗層９、第１の出力用電極３１、第２の出力用電極３３、第２の抵抗層１０、接地用電極３２の順に直列に接続されている。」

「【図１】

［図：0001404390000006.jpg］

」

「【図２】

［図：0001404390000007.jpg］

」

イ 【００４０】～【００４７】、【図１１】、【図１２】

「【００４０】

（動作及び効果）

次に上記のように構成された多軸触覚センサ１の動作及び効果について説明する。まず、外装材４２にｘ方向のせん断力が生じた場合について説明する。

【００４１】

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図１１に示すように、外装材４２に何ら外力が生じていない場合、第１のセンサ素子２の第１及び第２の梁７、８は直線状の形状を保っている。電源用電極３０に電源電圧を印加すると、第１の抵抗層９、第１の出力用電極３１、第２の出力用電極３３、第２の抵抗層１０、接地用電極３２へと順に電流が流れる。この場合、第１～第４の検出部３６～３９における第１及び第２の抵抗層９、１０の抵抗値をRとし、電源電圧VinをVとすると、第１の出力用電極３１及び第２の出力用電極３３から得られる出力電圧VoutはV/2となる。出力電圧Voutは第１及び第２の抵抗層９、１０の抵抗値の比に相当する電圧となる。

【００４２】

これに対し、外装材４２にｘ方向のせん断力が生じた場合、図１２に示すように外装材４２は力と同じ向き、すなわちｘ方向に変形する。そして第１のセンサ素子２は、周囲が前記外装材４２で埋められているため、外装材４２に倣って第１及び第２の梁７、８がｘ方向に変形する。この場合、第１及び第２の梁７、８は両端が支持されているので、中央部を中心として対称に撓む。これにより、第１の検出部３６及び第２の検出部３７は、第１の抵抗層９が形成された表面が伸張する方向に曲がる。一方、第３の検出部３８及び第４の検出部３９は、第２の抵抗層１０が形成された表面が、第１の抵抗層９が形成された表面とは逆に圧縮する方向に曲がる。

【００４３】

第１と第２の検出部３６、３７及び第３と第４の検出部３８、３９の変形はそれぞれ伸張と圧縮の対となり、抵抗値の変化は正負逆の方向に変化する。この場合、第１と第２の検出部３６、３７及び第３と第４の検出部３８、３９は、第１及び第２の梁７、８が略同じ機械的特性を有するように構成されていることから、変形量も略同じになるといえる。そうすると、各抵抗値の変化量は絶対値が同じで正負が逆の値、すなわち第１と第２の検出部３６、３７における第１の抵抗層９の抵抗値の変化量は+dR、第３と第４の検出部３８、３９における第２の抵抗層１０の抵抗値の変化量は-dRとなるといえる。この結果、出力電圧Voutは、変形前に比べdR・V/2Rだけ変化する。したがって、第１のセンサ素子２はこの電圧変化からせん断力を計測することができる。

【００４４】

本実施形態では、第１のセンサ素子２が基板６表面に対し略水平に配置した第１及び第２の梁７、８を有し、当該第１及び第２の梁７、８の変形を検出することにより外装材４２に生じたせん断力を計測する構成とした。これにより、第１のセンサ素子２は、屹立したカンチレバーを用いた従来に比べ、格段と薄型化することができる。

【００４５】

本実施形態の場合、第１のセンサ素子２は、せん断力によって伸張又は圧縮変形する第１及び第２の検出部３６、３７の第１の抵抗層９と、前記せん断力によって前記第１の抵抗層９と逆に圧縮又は伸張変形する第３及び第４の検出部３８、３９の第２の抵抗層１０との抵抗値の比に相当する電圧を測定する構成とした。そうすると、第１のセンサ素子２は、使用する環境の温度（及び光強度）が変化したとしても、第１及び第２の抵抗層９、１０の抵抗値がともに変化するので、同じせん断力に対する第１及び第２の抵抗層９、１０の抵抗値の比は略同じになるといえる。したがって第１のセンサ素子２は、使用する環境の温度（及び光強度）に関わらず安定してせん断力を計測することができる。

【００４６】

第１のセンサ素子２は、第１及び第２の梁７、８が極めて近傍に配置されており、１回的手順によりドープを行って第１及び第２の抵抗層９、１０を構成するピエゾ抵抗層を形成することとした。これにより、第１のセンサ素子２は、ドープ量のバラツキを極力抑えることができるので、初期の抵抗値のバラツキが少ない第１及び第２の抵抗層９、１０を容易に形成することができる。

【００４７】

なお、本実施形態では、第１のセンサ素子２及び第２のセンサ素子３における第１の抵抗層９及び第２の抵抗層１０を第１の梁７及び第２の梁８の外側面７Ａ、８Ａにそれぞれ形成する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、互いに対向する表面に第１の抵抗層９及び第２の抵抗層１０をそれぞれ形成することとしてもよい。この場合、一つの矩形状の穴６８を梁形成層２６にするだけで第１の梁７及び第２の梁８それぞれに第１の抵抗層９及び第２の抵抗層１０を形成することができるので、ドープ量のバラツキをより確実に抑えることができる。」

「【図１１】

［図：0001404390000008.jpg］

」

「【図１２】

［図：0001404390000009.jpg］

」

(２) 引用文献２技術事項の認定

前記(１)の記載事項を総合すると、引用文献２には、次の技術事項（以下「引用文献２技術事項」という。）が記載されているものと認められる。

＜引用文献２技術事項＞

「外装材に加えられたｘ方向、ｙ方向の力を計測し得るように構成されているセンサ素子２、３であって、（【００２３】）

第１及び第２のセンサ素子２、３は、配置される方向が異なるのみで構成は同じであり、（【００２５】）

第１のセンサ素子２は、基板６上に両端が支持された２本の梁、すなわち、第１の梁７と第２の梁８とを有し、第１及び第２の梁７、８は、略同じ機械的特性を有するようにシリコンで構成され、略同じ長さを有し、第１及び第２の梁７、８は、互いに略平行に、かつ基板６表面に対し略水平に配置され、第１の梁７と第２の梁８とは、間隔が、例えば10μm程度とされ、極めて近傍に形成され、（【００２６】）

第１の梁７は、第２の梁８に面している表面に対向する一表面としての表面７Ａに第１の抵抗層９が形成され、同様に、第２の梁８は、第１の梁７に面している表面に対向する他表面としての表面８Ａに第２の抵抗層１０が形成されており、（【００２７】）

第１の抵抗層９及び第２の抵抗層１０は、ピエゾ抵抗層で構成されており、（【００２９】）

第１のセンサ素子２は、せん断力によって伸張又は圧縮変形する第１の抵抗層９と、前記せん断力によって前記第１の抵抗層９と逆に圧縮又は伸張変形する第２の抵抗層１０との抵抗値の比に相当する電圧を測定する、（【００４５】）

センサ素子２、３。」

(３) 技術常識１の認定

ア 引用文献２の段落【００４５】には、使用する環境の温度（及び光強度）が変化したとしても、第１及び第２の抵抗層９、１０の抵抗値がともに変化するので、同じせん断力に対する第１及び第２の抵抗層９、１０の抵抗値の比は略同じになるから、第１のセンサ素子２は、使用する環境の温度（及び光強度）に関わらず安定してせん断力を計測することができることが記載されている。

イ また、引用文献２の段落【００４６】には、第１及び第２の梁７、８が極めて近傍に配置されており、１回的手順によりドープを行って第１及び第２の抵抗層９、１０を構成するピエゾ抵抗層を形成することにより、第１のセンサ素子２は、ドープ量のバラツキが極力抑えられた、初期の抵抗値のバラツキが少ない第１及び第２の抵抗層９、１０を形成することが記載されている。

ウ 前記ア及びイにおいて摘記した事項を踏まえると、次の技術事項は当業者にとって技術常識であったと認められる（以下「技術常識１」という。）。

＜技術常識１＞

「ピエゾ抵抗層を備えた梁構造を有するセンサ素子を用いてせん断力を検出する際には、温度等の使用環境の変化や、製造時に生じる抵抗値のバラツキに影響されることがないように、安定的な検出を行う必要があること。」

第５ 対比

１ 対比分析

本願発明と引用発明を対比する。

(１)ア 引用発明の「触覚センサとして機能する、触覚センサ素子２０および検出回路３０」は、「接触面２１における接触力（Ｚ軸方向の圧力）、Ｘ軸方向のせん断力、Ｙ軸方向のせん断力、および回転軸方向のせん断力を検出」するものである。

イ ここで、引用発明の「Ｘ軸方向」、「Ｙ軸方向」及び「Ｚ軸方向」は、本願発明の「３つの軸方向」に相当し、引用発明の「接触面２１における接触力（Ｚ軸方向の圧力）、Ｘ軸方向のせん断力、Ｙ軸方向のせん断力」は、本願発明の「３つの軸方向の力」に相当する。

また、引用発明の「Ｚ軸方向」は、本願発明の「前記３つの軸のうち、少なくとも１つの軸」に相当し、引用発明の「回転軸方向のせん断力」は、「Ｚ軸を中心とする回転のせん断力」であって、Ｚ軸のまわりに回転を生じさせる力であるといえるから、本願発明の「前記３つの軸のうち、少なくとも１つの軸の軸まわりのモーメント」に相当する。

ウ 前記イを踏まえると、引用発明の「触覚センサとして機能する、触覚センサ素子２０および検出回路３０」は、本願発明の「多軸触覚センサ」に相当する。

エ よって、本願発明と引用発明は、「３つの軸方向の力と、前記３つの軸のうち、少なくとも１つの軸の軸まわりのモーメントを検出するための多軸触覚センサ」の発明である点で一致する。

(２)ア 引用発明の「ＸＹ平面に相当する接触面２１を有する基板」は、本願発明の「基板」に相当する。

イ 引用発明の「基板」の「接触面２１」は、本願発明の「前記基板の表面」に相当し、引用発明の「複数のピエゾ抵抗素子」は、本願発明の「複数のセンサ素子」に相当するところ、引用発明では、「前記接触面２１には複数のピエゾ抵抗素子が配置され」ているから、引用発明の「前記接触面２１」に「配置」された「複数のピエゾ抵抗素子」は、本願発明の「前記基板の表面と略同一の面内に設けられた複数のセンサ素子」に相当する。

ウ 引用発明の「前記接触面２１に設けられた弾性体２２」は、「前記複数のピエゾ抵抗素子が配置された接触面２１の全面を覆って［いる］」ところ、「触覚センサ素子２０の接触面２１の中央部が対象物と接触」したとき、「対象物」から「接触部２３」に外力が作用し、当該外力は、前記弾性体２２を介して前記複数のピエゾ抵抗素子に伝達されることは明らかであるから、引用発明の「前記複数のピエゾ抵抗素子が配置された接触面２１の全面を覆って［いる］」「弾性体２２」は、本願発明の「前記複数のセンサ素子の周囲を覆い、前記複数のセンサ素子に外力を伝達する伝達材」に相当する。

エ 前記ア～ウを踏まえると、本願発明と引用発明は、「基板と、前記基板の表面と略同一の面内に設けられた複数のセンサ素子と、前記複数のセンサ素子の周囲を覆い、前記複数のセンサ素子に外力を伝達する伝達材と、を備え」る点で一致する。

(３)ア 引用発明の「基板」の「接触面２１」は、「ＸＹ平面に相当する」から、前記(２)イを踏まえると、引用発明の「ＸＹ平面」は、本願発明の「基板の表面」に相当する。

そうすると、引用発明の「ＸＹ平面」を規定する「Ｘ軸」及び「Ｙ軸」にそれぞれ沿った方向である「Ｘ軸方向」及び「Ｙ軸方向」は、本願発明の「前記基板の表面に対して平行方向」に相当する。

イ 前記アを踏まえると、引用発明の「Ｘ軸方向のせん断力を検出する１対のピエゾ抵抗素子３０ｘａ，３０ｘｂ」及び「Ｙ軸方向のせん断力を検出する１対のピエゾ抵抗素子３０ｙａ，３０ｙｂ」は、いずれも本願発明の「前記基板の表面に対して平行方向の力を検出する」「せん断力検出素子」に相当する。

ウ 引用発明の「回転軸方向のせん断力」は、「Ｚ軸を中心とする回転のせん断力」であり、「ＸＹ平面」に対して平行方向の力であるから、引用発明の「Ｚ軸回転方向のせん断力を検出する」「ピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂ」は、本願発明の「前記基板の表面に対して平行方向の力を検出する」「せん断力検出素子」に相当する。

エ 引用発明の「１対のピエゾ抵抗素子３０ｘａ，３０ｘｂ」、「１対のピエゾ抵抗素子３０ｙａ，３０ｙｂ」及び「ピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂ」は、いずれも「弾性体３１およびピエゾ抵抗層３２がなす梁」を備えているところ、引用発明の「ピエゾ抵抗層３２」及び「梁」は、それぞれ本願発明の「抵抗層」及び「梁構造」に相当するから、引用発明の「１対のピエゾ抵抗素子３０ｘａ，３０ｘｂ」、「１対のピエゾ抵抗素子３０ｙａ，３０ｙｂ」及び「ピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂ」は、所定部位に抵抗層を備えた梁構造を有するものであるといえる。

オ 前記ア～エを踏まえると、本願発明と引用発明は、「前記複数のセンサ素子は、前記基板の表面に対して平行方向の力を検出するように、所定部位に抵抗層を備えた梁構造を有する、少なくとも３つのせん断力検出素子と、」「を含む、」という点で共通する。

(４)ア 引用発明の「ＸＹ平面」を垂直に貫く「Ｚ軸」に沿った方向である「Ｚ軸方向」は、本願発明の「前記基板の表面に対して垂直方向」に相当するところ、引用発明の「Ｚ軸方向のせん断力を検出する」「１対のピエゾ抵抗素子３０ｚａ，３０ｚｂ」は、本願発明の「前記基板の表面に対して垂直方向の力を検出する」「少なくとも１つの押圧力検出素子」に相当する。

イ 引用発明の「１対のピエゾ抵抗素子３０ｚａ，３０ｚｂ」についても、前記(３)エにおいて説示したことと同様に、所定部位に抵抗層を備えた梁構造を有するものであるといえる。

ウ 前記ア及びイを踏まえると、本願発明と引用発明は、「前記基板の表面に対して垂直方向の力を検出するように、所定部位に抵抗層を備えた梁構造を有する、少なくとも１つの押圧力検出素子と、を含む、」という点で共通する。

(５) 前記(３)及び(４)を踏まえると、本願発明と引用発明は、「前記複数のセンサ素子は、前記基板の表面に対して平行方向の力を検出するように、所定部位に抵抗層を備えた梁構造を有する、少なくとも３つのせん断力検出素子と、前記基板の表面に対して垂直方向の力を検出するように、所定部位に抵抗層を備えた梁構造を有する、少なくとも１つの押圧力検出素子と、を含む、少なくとも４つのセンサ素子を含［む］」という点で共通する。

(６) 引用発明の「各ピエゾ抵抗素子」は、「接触面２１において、接触部２３の周辺に、周方向の異なる位置に配置され」、いずれも「弾性体３１およびピエゾ抵抗層３２がなす梁が放射状に延びるように」「配置され」ているから、４つのピエゾ抵抗素子の梁はそれぞれ、その長手方向が放射状となるように基板の接触面２１に配置されているといえる。

よって、本願発明と引用発明は、「前記４つのセンサ素子の前記梁構造はそれぞれ、その長手方向が放射状となるように前記基板に配置されて［いる］」点で一致する。

(７)ア 引用発明の「ピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂ」においては、「回転力Ｒが触覚センサ素子２０に加わる場合」、「ピエゾ抵抗層３２がそれぞれ引張力および圧縮力を受けることになり」、「Ｚ軸回転方向のせん断力を検出する」ところ、この「ピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂ」は、「接触部２３に対して点対称に、弾性体３１およびピエゾ抵抗層３２がなす梁が放射状に延びるように」「配置され」ているものである。

イ ここで、引用発明の「接触部２３」は、「放射状」の「配置」の中心にあるといえるから、本願発明の「前記放射状の配置における中心」に相当する。

また、引用発明の「接触部２３に対して点対称」の「配置」は、「接触部２３」を基準とした１８０度の回転対称の配置を意味するから、本願発明の「前記放射状の配置における中心を基準として回転対称の位置に配置されている」ことに相当する。

ウ 前記イを踏まえると、引用発明の「接触部２３に対して点対称に」、「梁が放射状に延びるように」「配置」された、「ピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂ」は、本願発明の「前記放射状の配置における中心を基準として回転対称の位置に配置されている、２つ以上のセンサ素子」に相当する。

エ 引用発明の「Ｚ軸回転方向のせん断力」である「回転軸方向のせん断力」は、前記(１)イにおいて説示したとおり、本願発明の「少なくとも１つの軸の軸まわりのモーメント」に相当するところ、引用発明において、「ピエゾ抵抗素子３０ｒａ，３０ｒｂ」が「受ける」「引張力及び圧縮力」により、「Ｚ軸回転方向のせん断力を検出する」ことは、本願発明の「前記少なくとも１つの軸の軸まわりのモーメントは」、「２つ以上のセンサ素子の出力に基づいて検出される」ことに相当する。

オ よって、本願発明と引用発明は、「前記少なくとも１つの軸の軸まわりのモーメントは、前記複数のセンサ素子のうち、前記放射状の配置における中心を基準として回転対称の位置に配置されている、２つ以上のセンサ素子の出力に基づいて検出される」点で一致する。

２ 一致点及び相違点

前記１の対比分析の検討結果を総合すると、本願発明と引用発明の一致点及び相違点は、それぞれ次に示すとおりである。

(１) 一致点

３つの軸方向の力と、前記３つの軸のうち、少なくとも１つの軸の軸まわりのモーメントを検出するための多軸触覚センサであって、

基板と、

前記基板の表面と略同一の面内に設けられた複数のセンサ素子と、

前記複数のセンサ素子の周囲を覆い、前記複数のセンサ素子に外力を伝達する伝達材と、

を備え、

前記複数のセンサ素子は、

前記基板の表面に対して平行方向の力を検出するように、所定部位に抵抗層を備えた梁構造を有する、少なくとも３つのせん断力検出素子と

前記基板の表面に対して垂直方向の力を検出するように、所定部位に抵抗層を備えた梁構造を有する、少なくとも１つの押圧力検出素子と、を含む、少なくとも４つのセンサ素子を含み、

前記４つのセンサ素子の前記梁構造はそれぞれ、その長手方向が放射状となるように前記基板に配置されており、

前記少なくとも１つの軸の軸まわりのモーメントは、前記複数のセンサ素子のうち、前記放射状の配置における中心を基準として回転対称の位置に配置されている、２つ以上のセンサ素子の出力に基づいて検出される、多軸触覚センサ、である点。

(２) 相違点

本願発明においては、

基板の表面に対して平行方向の力を検出する、少なくとも３つのせん断力検出素子が有する、所定部位に抵抗層を備えた梁構造が、

「所定部位に第１の抵抗層および第２の抵抗層を備えた梁構造」であり、

基板の表面に対して垂直方向の力を検出する、少なくとも１つの押圧力検出素子が有する、所定部位に抵抗層を備えた梁構造が、

「所定部位に第３の抵抗層および第４の抵抗層を備えた梁構造」であり、

いずれの「検出素子」についても、二つの「抵抗層」を備えた「梁構造」を有するのに対して、

引用発明においては、「各ピエゾ抵抗素子」について、一つの「ピエゾ抵抗層３２」を備えた梁構造である点。

第６ 判断

１ 相違点の検討

(１) 前記第４の２(２)において示したように、引用文献２には、

「外装材に加えられたｘ方向」「の力を計測し得るように構成されているセンサ素子２」において、「基板６上に両端が支持された２本の梁」として、「略同じ機械的特性を有するようにシリコンで構成され、略同じ長さを有し」、「互いに略平行に、かつ基板６表面に対し略水平に配置され」、「間隔が、例えば10μm程度とされ、極めて近傍に形成され」た「第１及び第２の梁７、８」であって、

「第１の梁７は、第２の梁８に面している表面に対向する一表面としての表面７Ａに第１の抵抗層９が形成され、同様に、第２の梁８は、第１の梁７に面している表面に対向する他表面としての表面８Ａに第２の抵抗層１０が形成されており、第１の抵抗層９及び第２の抵抗層１０は、ピエゾ抵抗層で構成され」たものが開示されている（前記引用文献２技術事項を参照。）。

(２) ここで、前記第４の２(３)において認定したとおり、「ピエゾ抵抗層を備えた梁構造を有するセンサ素子を用いてせん断力を検出する際には、温度等の使用環境の変化や、製造時に生じる抵抗値のバラツキに影響されることがないように、安定的な検出を行う必要があること」は、当業者にとって技術常識であることを踏まえると（前記技術常識１を参照。）、引用発明においても、「弾性体３１およびピエゾ抵抗層３２がなす梁」を備えた「各ピエゾ抵抗素子」を用いて「せん断力を検出」する際に、温度等の使用環境の変化や、製造時に生じる抵抗値のバラツキに影響されることがないように、安定的な検出を行う必要があることは、自明の課題であって、かかる自明の課題を解決するために、引用文献２技術事項に開示された梁構造を引用発明の梁構造として採用する契機はあるというべきである。

(３) そうすると、引用発明及び引用文献２技術事項は、いずれもピエゾ抵抗層を備えた梁構造を有する、せん断力を検出するセンサ素子であるから、引用発明の各ピエゾ抵抗素子の構成として、引用文献２技術事項に開示された、二つの抵抗層を備えた梁構造を有する構成を採用することは、当業者が容易に想到し得たことである。

(４) よって、引用発明において、前記相違点に係る本願発明の構成を備えるようにすることは、当業者が容易に想到し得たことである。

２ 総合検討

前記１において検討したとおり、引用発明において前記相違点に係る本願発明の構成を備えるようにすることは、当業者が容易に想到し得たことである。

そして、本願発明の奏する作用効果としては、当該構成のものとして当業者が予測困難であり、かつ、格別顕著な効果を認めることはできない。

したがって、本願発明は、引用発明、引用文献２技術事項及び技術常識１に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものである。

３ 請求人の主張について

第７ むすび

以上のとおり、本願発明は、引用発明、引用文献２技術事項及び技術常識１に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法２９条２項の規定により特許を受けることができない。

したがって、他の請求項に係る発明について審理するまでもなく、本願は拒絶すべきものである。

よって、結論のとおり審決する。