傳感器裝置以及伸縮構造體的制作方法

傳感器裝置以及伸縮構造體的制作方法
【專利摘要】本發明的目的在于提供能夠容易且可靠地對測量對象物的變形量等進行測量的傳感器裝置，本發明的傳感器裝置具備：傳感器元件，其具有片狀的介電層、及電極層，該介電層由彈性體組成物構成，該電極層由含有碳納米管的導電性組成物構成，形成為至少一部分在上述介電層的表面及背面分別隔著上述介電層而相對，該傳感器元件將上述電極層的相對的部分作為檢測部，以上述介電層的主面的面積變化的方式可逆地變形；變換器，其與上述傳感器元件電連接，將根據上述介電層的變形而變化的上述檢測部的靜電容量變換為電特性；以及輸出器，其將上述電特性作為能夠通過五感中的任意感覺識別的信息而輸出。
【專利說明】
傳感器裝置以及伸縮構造體
技術領域
[0001]本發明涉及傳感器裝置、以及使用該傳感器裝置的伸縮構造體。
【背景技術】
[0002]近年來，罹患認知障礙癥的人數逐年增加，多數認知障礙癥患者還是需要護理的高齡者。因此，針對能夠鼓勵肌肉力量衰弱的老人能動地進行康復的器具的需求也增強。
[0003]作為用于康復的器具，例如提出有肌肉強化帶(例如參照專利文獻I)。
[0004]該專利文獻I所公開的肌肉強化帶通過使以橡膠狀彈性體為主材料的帶伸縮而使用。上述肌肉強化帶以下述方式構成，即，在帶的表面刻印有刻度、記號，使用者能夠確認帶的變形量。
[0005]專利文獻1:日本實開昭61-73362號公報。

【發明內容】

[0006]然而，專利文獻I所記載的肌肉強化帶(康復器具)存在下述問題，S卩，在輕度的認知障礙癥患者、視力衰弱的老人使用的情況下，不易識別(或者無法識別)在帶的表面所顯示的刻度、文字。
[0007]另外，即使在使用時能夠確認帶的變形量，僅憑此也難以鼓勵進行康復，難以使要積極地進行康復的熱情高漲。
[0008]本發明就是鑒于這種情形而提出的。本發明的目的在于提供一種能夠容易且可靠地對測量對象物的變形量等進行測量的傳感器裝置，還在于提供一種具備這種傳感器裝置的伸縮構造體。
[0009]本發明人們進行了專心的鉆研，結果發現使用下述傳感器元件的傳感器裝置適合于實現上述目的，從而完成了本發明，其中，所述傳感器元件具備:片材狀的介電層，其能夠在面方向上可逆地變形；以及電極層，其能夠在上述介電層的兩面追隨介電層而變形。
[0010]本發明的傳感器裝置的特征在于，具備:傳感器元件，其具有片狀的介電層、及電極層，該介電層由彈性體組成物構成，該電極層由含有碳納米管的導電性組成物構成，形成為至少一部分在上述介電層的表面及背面分別隔著上述介電層而相對，該傳感器元件將上述電極層的相對的部分作為檢測部，以上述介電層的主面的面積變化的方式可逆地變形；變換器，其與上述傳感器元件電連接，將根據上述介電層的變形而變化的上述檢測部的靜電容量變換為電特性；以及輸出器，其將上述電特性作為能夠通過五感中的任意感識別的信息而輸出。
[0011]在本發明的傳感器裝置中，優選上述介電層能夠以其主面的面積從無伸長狀態起增大大于或等于30%的方式變形。
[0012]在本發明的傳感器裝置中，優選上述信息是聲音的信息以及光的信息中的至少一者。
[0013]本發明的伸縮構造體的特征在于，具備:可伸縮的器具主體；以及與上述器具主體實現了一體化的本發明的傳感器裝置，上述傳感器元件追隨上述器具主體的伸縮而伸縮。
[0014]在本發明的伸縮構造體中，優選上述器具主體是擴展器或者康復管。
[0015]發明的效果
[0016]在本發明的傳感器裝置中，構成傳感器元件的片狀的介電層由彈性體組成物構成，電極層由含有碳納米管的導電性組成物構成。因此，介電層能夠在面方向上大幅地變形，電極層也能夠追隨介電層的變形而變形。因此，根據本發明的傳感器裝置，即使測定對象物大幅地變形(伸縮)，也能夠對其變形狀態進行測定。
[0017]另外，在本發明的伸縮構造體中，本發明的傳感器裝置與可伸縮的器具主體實現了一體化。因此，在上述伸縮構造體中，能夠利用上述傳感器裝置可靠地對器具主體的變形(伸縮)狀態進行識別。
【附圖說明】
[0018]圖1是表示本發明的傳感器裝置的一個例子的概略圖。
[0019]圖2(a)是示意地表示構成本發明的傳感器裝置的傳感器元件的一個例子的斜視圖，圖2(b)是圖2(a)的A-A線剖視圖。
[0020]圖3是用于對在本發明的傳感器裝置所具備的介電層的制作中使用的成型裝置的一個例子進行說明的示意圖。
[0021]圖4(a)?圖4(e)分別是示意地表示本發明的伸縮構造體的一個例子的圖。
[0022]圖5(a)?圖5(d)是用于對實施例的傳感器元件的制作工序進行說明的斜視圖。
[0023]圖6是表示在實施例中制作的傳感器裝置的概略圖。
【具體實施方式】
[0024]下面，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
[0025]本發明的傳感器裝置具備:傳感器元件，其具有電極層和片材狀的介電層，其中，該介電層由彈性體組成物構成，該電極層由含有碳納米管的導電性組成物構成，且形成為至少一部分在上述介電層的表面及背面分別隔著上述介電層而相對，該傳感器元件將上述電極層的相對的部分作為檢測部，以上述介電層的主面的面積變化的方式可逆地變形;變換器，其與上述傳感器元件電連接，將根據上述介電層的變形而變化的上述檢測部的靜電容量變換為電特性；以及輸出器，其將上述電特性作為能夠通過五感中的任意感識別的信息而輸出。
[0026]圖1是表示本發明的傳感器裝置的一個例子的概略圖。
[0027]圖2(a)是示意地表示構成本發明的傳感器裝置的傳感器元件的一個例子的斜視圖，圖2(b)是圖2(a)的A-A線剖視圖。
[0028]如圖1所示，本發明所涉及的傳感器裝置I具備:傳感器元件2，其對靜電容量進行檢測;變換器3，其與傳感器元件2電連接，將由傳感器元件2檢測出的靜電容量變換為電特性；以及輸出器4，其與變換器3電連接，將上述電特性作為發光信息等能夠通過五感識別的信息而輸出。
[0029]變換器3具備:施密特觸發振蕩電路3a，其用于將靜電容量C變換為頻率信號F;以及F/V變換電路3b，其將頻率信號F變換為電壓信號V。變換器3在將由傳感器元件2的檢測部檢測出的靜電容量C變換為頻率信號F之后，進一步將該頻率信號F變換為電壓信號V并發送至輸出器4。在變換器3，可以在利用放大器(未圖示)將電壓信號放大之后發送至輸出器4。
[0030]輸出器4具備:PIC控制電路4a;以及LED顯示部4b，其排列有發光顏色不同的多個LED元件。輸出器4根據從變換器3接收到的電壓信號而經由PIC控制電路4a使規定的LED元件點亮。
[0031]如圖2(a)及圖2(b)所示，傳感器元件2具備:片材狀的介電層11，其由彈性體組成物構成;表面側電極層12A，其層疊于介電層11的表面(外表面)；背面側電極層12B，其層疊于介電層11的背面;表面側配線13A，其與表面側電極層12A連結;背面側配線13B，其與背面側電極層12B連結;表面側連接部14A，其在表面側配線13A的與表面側電極層12A相反一側的端部安裝;背面側連接部14B，其在背面側配線13B的與背面側電極層12B相反一側的端部安裝；以及表面側保護層15A和背面側保護層15B，它們分別層疊于介電層11的表面側和背面側。
[0032 ]表面側電極層12A和背面側電極層12B具有相同的俯視形狀，表面側電極層12A和背面側電極層12B的整體隔著介電層11而相對。在傳感器元件2中，表面側電極層12A和背面側電極層12B相對的部分成為檢測部。
[0033]此外，在本發明中，傳感器元件所具備的表面側電極層和背面側電極層未必一定要整體隔著介電層而相對，只要它們的至少一部分相對即可。
[0034]這種傳感器元件的介電層由彈性體組成物構成，因此能夠在面方向上變形(伸縮)。在上述傳感器元件中，在介電層在面方向上變形時，表面側電極層和背面側電極層(下面，在無需特別區分的情況下，也將二者一并簡稱為電極層)、以及保護層追隨該介電層的變形而變形。
[0035]而且，伴隨著上述電極層的變形，上述檢測部的靜電容量與介電層的變形量相關地變化。因而，通過對上述檢測部的靜電容量的變化進行檢測，能夠檢測出傳感器元件的變形量。
[0036]下面，對本發明的傳感器裝置所具備的各部件進行詳細說明。
[0037]〈傳感器元件〉
[0038]〈〈介電層》
[0039]上述介電層是由彈性體組成物構成的片狀物。上述介電層能夠以其主面的面積變化的方式可逆地變形。
[0040]作為上述彈性體組成物，舉出含有彈性體且根據需要而含有其他任意成分的組成物。
[0041]作為上述彈性體，例如舉出天然橡膠、異戊二烯橡膠、丁腈橡膠(NBR)、乙丙橡膠橡膠(EPDM)、丁苯橡膠(SBR)、丁二烯橡膠(BR)、氯丁二烯橡膠(CR)、硅橡膠、氟橡膠、丙烯酸橡膠、氫化丁腈橡膠、聚氨酯橡膠等。這些橡膠可以單獨使用，也可以同時使用大于或等于2種的橡膠。
[0042]在這些橡膠中優選聚氨酯橡膠、硅橡膠。這是因為其永久形變(或者永久拉伸)小。并且，與硅橡膠相比，相對于碳納米管的貼合性優異，因為這一點而特別優選聚氨酯橡膠。
[0043]上述聚氨酯橡膠通過至少多元醇(polyol)成分和異氰酸鹽成分發生反應而成。作為上述聚氨酯橡膠的具體例，例如舉出以烯烴類多元醇為多元醇成分的烯烴類聚氨酯橡膠、以酯類多元醇為多元醇成分的酯類聚氨酯橡膠、以醚類多元醇為多元醇成分的醚類聚氨酯橡膠、以碳酸鹽類多元醇為多元醇成分的碳酸鹽類聚氨酯橡膠、以蓖麻油類多元醇為多元醇成分的蓖麻油類聚氨酯橡膠等。這些橡膠可以單獨使用，也可以同時使用大于或等于2種的橡膠。另外，上述聚氨酯橡膠可以同時使用大于或等于2種的上述多元醇成分。
[0044]作為上述烯烴類多元醇，例如舉出“工求一少”(“出光興産社”)等。
[0045]另外，作為上述酯類多元醇，例如能舉出“求P歹彳卜8651”(“DIC社”制)等。
[0046]另外，作為上述醚類多元醇，例如能舉出“求y才年夕亍卜y夕于Py夕''y 3 —少”(聚四亞甲基二醇:Polyoxy tetramethylene glycol)、“PTG-2000SN” ( “保土谷化學工業社，，制)、聚丙二醇、“7W 一/PS3003” ( “旭硝子社”制)、iWyfvQ 只 GCB-41，，( “DIC 社”制)等。
[0047]另外，在對上述聚氨酯橡膠進行合成時，可以在其反應系統中根據需要而添加增鏈劑、交聯劑、催化劑、硫化促進劑等。
[0048]另外，除了彈性體以外，上述彈性體組成物還可以含有可塑劑、防氧化劑、防老化劑、著色劑等添加劑。
[0049]并且，上述彈性體組成物可以含有鈦酸鋇等介電填料。由此，能夠使介電層的靜電容量C增大，其結果，能夠提高傳感器元件的檢測靈敏度。
[0050]在含有上述介電填料的情況下，上述彈性體組成物中的介電填料的含量正常為多于O體積％且小于或等于25體積％左右。如果介電填料的含量超過25體積％，則有時介電層的硬度變高、或者永久形變增大。另外，在聚氨酯橡膠制的介電層的成型的情況下，硬化前的液體粘度變高，因此有時難以形成厚度均勻的介電層。
[0051]從通過增大靜電容量C而實現檢測靈敏度的提高的角度、以及實現相對于測定對象物的追隨性的提高的角度出發，優選上述介電層的平均厚度為10?ΙΟΟΟμπι。更優選為30?200μπιο
[0052]優選上述介電層能夠變形以使得其主面的面積從無伸長狀態增大大于或等于30%的程度。具有這種特性的介電層在粘貼于測定對象物而使用的情況下，適合于追隨測定對象物的變形而變形。
[0053]這里，能夠變形而增大大于或等于30%的程度是指，即使施加載荷而使得面積增大30%也不會斷裂，且如果將載荷釋放則恢復為原來的狀態(S卩，處于彈性變形范圍)。
[0054]能夠變形而使得上述介電層的主面的面積增大的范圍優選大于或等于50%，更優選大于或等于100%，特別優選大于或等于200%。
[0055]上述介電層的面方向上的可變形的范圍能夠通過介電層的設計(材質、形狀等)而控制。
[0056]上述介電層的常溫下的相對介電常數優選大于或等于2，更優選大于或等于5。如果介電層的相對介電常數小于2，則靜電容量C變小，作為傳感器元件而有可能無法獲得足夠的靈敏度。
[0057]優選上述介電層的楊氏模量為0.1?1MPa。如果楊氏模量小于0.1MPa,則介電層變得過軟，難以實現高品質的加工，有時無法獲得足夠的測定精度。另一方面，如果楊氏模量超過1MPa，則介電層過硬，例如在安裝于可伸縮的器具主體時有可能阻礙上述器具主體的變形。
[0058]上述介電層的硬度，使用以JISK 6253為基準的A型硬度計的硬度(JIS A硬度)優選為0°?30°，或者使用以JIS K 7321為基準的C型硬度計的硬度(JIS C硬度)優選為10?55。。
[0059]如果介電層過軟，則難以實現高品質的加工，有時無法確保足夠的測定精度。另一方面，如果介電層過硬，例如在安裝于可伸縮的器具主體時有可能阻礙上述器具主體的變形。
[0060]〈〈電極層》
[0061]上述電極層(表面側電極層以及背面側電極層)是由含有碳納米管的導電性組成物構成的。
[0062]作為上述碳納米管，能夠使用公知的碳納米管。上述碳納米管可以是單層碳納米管(SWNT)，也可以是2層碳納米管(DWNT)或者大于或等于3層的多層碳納米管(MWNT)(本說明書中，將二者一并簡稱為多層碳納米管)。并且，在本發明中，可以使用大于或等于2種的層數不同的碳納米管。
[0063]另外，各碳納米管的形狀(平均長度、纖維直徑、長徑比)也未特別限定，只要綜合判斷傳感器裝置的使用目的、由傳感器元件要求的導電性和耐久性、以及用于形成電極層的處理和費用而適當地選擇即可。
[0064]上述碳納米管優選其平均長度大于或等于50μπι的碳納米管。
[0065]利用這種纖維長度長的碳納米管而形成的電極層具有下述優異特性，S卩，導電性優異，在追隨介電層的變形而變形時(特別是伸長時)電阻幾乎不增大，并且，即使反復伸縮，電阻的波動也小。
[0066]與此相對，在碳納米管的平均長度小于50μπι時，有時電阻隨著電極層的變形而增大，或者在使電極層反復伸縮時電阻的波動變大。特別是在傳感器元件(介電層)的變形量變大的情況下，容易產生這種問題。
[0067]上述碳納米管的平均長度的優選的上限為ΙΟΟΟμπι。平均長度超過ΙΟΟΟμπι的碳納米管，當前其制造、獲取較為困難。另外，如果上述平均長度超過ΙΟΟΟμπι，則如后所述，在涂覆碳納米管的分散液而形成電極層的情況下，碳納米管的分散性不充分，因此難以形成導電路徑，結果擔心電極層的導電性變得不充分。
[0068]上述碳納米管的平均長度的下限優選為ΙΟΟμπι，上限優選為600μπι。如果上述碳納米管的平均長度處于上述范圍內，則能夠以高水平更可靠地確保下述優異的特性，g卩，導電性優異，在伸長時電阻幾乎不增大，在反復伸縮時電阻的波動小。
[0069]只要利用電子顯微鏡觀察碳納米管，并根據其觀察圖像而對上述碳納米管的纖維長度進行測定即可。
[0070]另外，對于上述碳納米管的平均長度，例如只要基于根據碳納米管的觀察圖像而隨機選擇的10個位置的碳納米管的纖維長度計算出平均值即可。
[0071 ] 上述碳納米管的平均纖維直徑未特別限定，但優選為0.5?30nm。
[0072]在上述纖維直徑小于0.5nm時，碳納米管的分散變差，其結果，導電路徑未展寬，有時電極層的導電性變得不充分。另一方面，如果超過30nm，則即使重量相同碳納米管的個數也變少，有時導電性變得不充分。上述碳納米管的平均纖維直徑更優選為5?20nm。
[0073]對于上述碳納米管，與單層碳納米管相比，優選為多層碳納米管。
[0074]在使用單層碳納米管的情況下，即使在使用具有上述的優選范圍內的平均長度的碳納米管的情況下，有時電阻也變高，在伸長時電阻大幅增大，在反復伸縮時電阻大幅地波動。
[0075]對此進行如下推測。即，推測為，單層碳納米管正常作為金屬性碳納米管和半導體性碳納米管的混合物而合成，因此該半導體性碳納米管的存在成為電阻變高、在伸長時電阻大幅增大、在反復伸縮時電阻大幅波動的原因。
[0076]此外，如果使金屬性碳納米管和半導體性碳納米管分離并使用平均長度較長的金屬性的單層碳納米管，則有可能會形成具備與使用平均長度較長的多層碳納米管的情況相同的電特性的電極層。然而，金屬性碳納米管和半導體性碳納米管不容易分離(特別是在纖維長度較長的碳納米管中)，二者的分離需要繁瑣的作業。因此，從形成電極層時的作業容易性、以及經濟性的角度出發也如上所述，作為上述碳納米管而優選多層碳納米管。
[0077]上述碳納米管優選碳純度大于或等于99重量％。碳納米管在其制造工序中有時會含有催化劑金屬、分散劑等，在使用含有大量的這種碳納米管以外的成分(雜質)的碳納米管的情況下，有時會引起導電性的降低、電阻的波動。
[0078]上述碳納米管只要是通過當前公知的制造方法進行制造即可，但優選通過基板生長法進行制造。
[0079]基板生長法是CVD法的I種，是通過對涂覆于基板上的金屬催化劑供給碳源而生長并制造碳納米管的方法。基板生長法是適合于制造纖維長度比較長、且纖維長度整齊的碳納米管的制造方法。因此，適合作為在本發明中使用的碳納米管的制造方法。
[0080]在上述碳納米管通過基板生長法而制造的情況下，碳納米管的纖維長度與CNTforest(森林)的生長長度實質上相同。因此，在利用電子顯微鏡對該碳納米管的纖維長度進行測定的情況下，只要對CNT forest的生長長度進行測定即可。
[0081]除了碳納米管以外，上述導電性組成物例如可以含有粘合劑成分。
[0082]上述粘合劑成分作為連結材料起作用，因含有上述粘合劑成分而能夠提高電極層與介電層的貼合性、以及電極層本身的強度。并且，在含有上述粘合劑成分的情況下，在利用后述的方法形成電極層時，能夠抑制碳納米管的飛濺，因此還能夠提高電極層形成時的安全性。
[0083]作為上述粘合劑成分，例如舉出丁基橡膠、乙丙橡膠、聚乙烯、氯磺化聚乙烯、天然橡膠、異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、丁苯橡膠、聚苯乙烯、氯丁二烯橡膠、丁腈橡膠、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯、聚氯乙烯、丙烯酸橡膠、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)等。
[0084]另外，作為上述粘合劑成分，還能夠使用生橡膠(天然橡膠以及合成橡膠的未硫化的狀態的橡膠)。通過使用如生橡膠這樣彈性較弱的材料，還能夠提高相對于介電層的變形的電極層的追隨性。
[0085]上述粘合劑成分的溶解度參數(SP值[cal/cm3)1/2])優選與構成介電層的彈性體接近，二者的溶解度參數(SP值)的差的絕對值優選小于或等于I。這是因為溶解度參數越接近，介電層與電極層的貼合性越提高。在本發明中，上述SP值是通過Fedors的推算法而計算出的值。
[0086]上述粘合劑成分特別優選與構成介電層的彈性體同種的物質。這是因為能夠顯著提高介電層與電極層的貼合性。
[0087]除了碳納米管以及粘合劑成分以外，上述導電性組成物還可以含有各種添加劑。作為上述添加劑，例如舉出用于提高碳納米管的分散性的分散劑、用于粘合劑成分的交聯劑、硫化促進劑、硫化助劑、以及防老化劑、可塑劑、軟化劑、著色劑等。
[0088]這里，在上述導電性組成物含有可塑劑、且用于形成介電層的彈性體組成物也含有可塑劑的情況下，在兩個組成物中優選可塑劑濃度相同。這是因為能夠防止介電層與電極層之間的可塑劑的轉移，并能夠抑制傳感器元件的翹曲、褶皺的產生等。
[0089]在上述傳感器元件中，電極層實質上可以僅由碳納米管形成。在該情況下也能夠在與介電層之間確保充分的貼合性。在該情況下，碳納米管與介電層通過范德華力等而牢固地貼合。
[0090]上述電極層中的碳納米管的含量只要是體現出導電性的濃度即可，不特別限定。上述碳納米管的含量在含有粘合劑成分的情況下還根據粘合劑成分的種類而不同，但優選相對于電極層的全固態成分為0.1?100重量％。
[0091]另外，如果提高上述碳納米管的含量，則能夠提高電極層的導電性。因此，即使減薄電極層也能夠確保所要求的導電性，其結果，更容易減薄電極層，確保電極層的柔軟性。
[0092]優選上述電極層的平均厚度為0.1?ΙΟμπι。如果電極層的平均厚度處于上述范圍，則電極層相對于介電層的變形能夠發揮更優異的追隨性。
[0093]另一方面，在上述平均厚度小于0.Ιμπι時，導電性不足，作為傳感器元件的測定精度有可能下降。另一方面，如果上述平均厚度超過ΙΟμπι，則傳感器元件因碳納米管的加強效果而變硬，傳感器元件的伸縮性下降。其結果，在將上述傳感器元件安裝于可伸縮的器具主體時，有時相對于器具主體的追隨性下降，阻礙器具主體的變形。
[0094]在本發明中，“電極層的平均厚度”能夠利用激光顯微鏡(例如，“年一工社”制的“VK-9510”)進行測定。具體而言，例如以Ο.ΟΙμπι的刻度對在介電層的表面所形成的電極層的厚度方向進行掃描，在對其3D形狀進行測定之后，在層疊有介電層上的電極層的區域以及未層疊電極層的區域中，分別對縱200Χ橫200μπι的矩形區域的平均高度進行測量，只要將其平均高度的階梯差設為電極層的平均厚度即可。
[0095]上述電極層的透明性未特別限定，可以是透明的(例如，可見光(550nm光)透過率大于或等于85%)，也可以是不透明的。此外，在使上述電極層透明的情況下，需要針對碳納米管進行高度的分散化處理、精制處理等前處理，電極層的形成工序變得繁瑣而在經濟性方面不利。另一方面，電極層的透明性不影響作為靜電容量型傳感器片材的性能。因此，在作為靜電容量型傳感器片材而要求透明性的情況下，只要形成透明的電極層即可，在未要求透明性的情況下，只要形成不透明的電極層即可。
[0096]〈〈其他》
[0097]如圖2所示的例子，上述傳感器元件根據需要可以形成與電極層連接的表面側配線以及背面側配線。
[0098]上述配線(表面側配線以及背面側配線)只要不阻礙介電層的變形，且即使介電層變形也維持導電性即可。作為具體例，例如舉出由與上述電極層同樣的材質構成的例子。
[0099]并且，如圖2所示的例子，在上述表面側配線以及上述背面側配線各自的與電極層相反一側的端部可以根據需要而形成用于與外部配線連接的表面側連接部以及背面側連接部。作為上述背面側連接部，例如舉出利用銅箔而形成的例子。
[0100]如圖2所示的例子，上述傳感器元件可以根據需要而在表面側的最外層和/或背面側的最外層層疊有保護層(表面側保護層和/或背面側保護層)。
[0101]通過設置上述保護層，能夠提高傳感器元件的強度、耐久性，并能夠使傳感器元件的表面形成為無粘著性的表面。
[0102]上述保護層的材質未特別限定，只要根據其要求特性而適當地選擇即可。作為具體例，例如舉出與上述介電層的材質相同的例子等。
[0103]優選上述傳感器元件在使得將從無伸長狀態起在一個軸的方向上伸長100%伸長之后返回至無伸長狀態的循環設為I個循環的伸縮反復循環1000次時，相對于第2個循環的100%伸長時的上述電極層的電阻的、第1000個循環的100%伸長時的上述電極層的電阻的變化率([第1000個循環、100 %伸長時的電阻值]一[第2個循環、100 %伸長時的電阻值]的絕對值〕/[第2個循環、100%伸長時的電阻值]X 100)較小。具體而言，優選小于或等于10%，更優選小于或等于5 %。
[0104]這里，未將第I個循環而是將第2個循環及其以后的電極層的電阻設為評價對象的理由，是因為在從未伸長狀態起伸長的第I次(第I個循環)的伸長時，伸長時的電極層的動作(電阻的變動方式)與第2次(第2個循環)及其以后的伸縮時大不相同。關于其理由，推測是因為在制作傳感器元件以后，因伸長I次而初次構成電極層的碳納米管的狀態變得穩定。
[0105]上述傳感器元件例如能夠經由下述工序而制造。即，能夠經由下述工序而制造:
[0106](I)制作由彈性體組成物構成的介電層的工序(工序(I));以及
[0107](2)將包含碳納米管以及分散介質的組成物涂覆于介電層，形成電極層(表面側電極層以及背面側電極層)的工序(工序(2))。
[0108][工序(I)]
[0109]在本工序中，制作由彈性體組成物構成的介電層。
[0110]首先，作為原料組成物，對在彈性體(或者其原料)中根據需要而配合有增鏈劑、交聯劑、硫化促進劑、催化劑、介電填料、可塑劑、防氧化劑、防老化劑、著色劑等添加劑的原料組成物進行調制。接著，通過對該原料組成物進行成型而制作介電層。此外，作為成型方法能夠采用當前公知的方法。
[0111]具體而言，例如在對含有聚氨酯橡膠的介電層進行成型的情況下能夠使用下述方法等。
[0112]首先，對多元醇成分、可塑劑以及防氧化劑進行測量，在加熱、加壓下攪拌混合一定時間，由此對混合液進行調制。接著，對混合液進行測量，在對溫度進行調整之后，添加催化劑并利用“7夕夕一(Ajiter)”等進行攪拌。然后，在添加規定量的異氰酸鹽成分并利用“7夕夕一”等進行攪拌之后，立即將混合液注入圖3所示的成型裝置，利用保護薄膜形成為夾層狀進行輸送且使其交聯硬化，由此獲得帶保護薄膜的規定厚度的卷繞片材。然后，利用爐子在一定時間之后進行交聯，由此能夠制造介電層。
[0113]圖3是用于對在介電層的制作中所使用的成型裝置的一個例子進行說明的示意圖。在圖3所示的成型裝置30中，使原料組成物33流入至從分離配置的一對輥32、32連續地送出的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)制的保護薄膜31的間隙，在將原料組成物33保持于該間隙的狀態下進行硬化反應(交聯反應)，且將其導入至加熱裝置34內，在將原料組成物33保持于一對保護薄膜31之間的狀態下使其熱硬化，由此對片狀的介電層35進行成型。
[0114]上述介電層可以在對原料組成物進行調制之后，利用各種涂覆裝置、刮棒涂覆機、刮片等通用的成膜裝置、成膜方法而制作。
[0115][工序⑵]
[0116]在本工序中，涂覆含有碳納米管以及分散介質的組成物(碳納米管分散液)，然后，通過干燥處理將分散介質除去，由此形成與上述介電層一體化后的電極層。
[0117]具體而言，首先，將碳納米管添加至分散介質。此時，可以根據需要還添加粘合劑成分(或者粘合劑成分的原料)等上述其他成分、分散劑。
[0118]接著，利用濕式分散機使含有碳納米管的各成分分散(或者溶解)于分散介質中，由此對涂覆液(碳納米管分散液)進行調制。具體而言，例如，只要利用超聲波分散機、噴射式粉碎機、珠磨機(beads mill)等已有的分散機使包含碳納米管在內的各成分分散即可。
[0119]作為上述分散介質，例如能舉出甲苯、甲基異丁基甲酮(MIBK)、乙醇類、水等。這些分散介質可以單獨使用，也可以同時使用大于或等于2種的分散介質。
[0120]在上述涂覆液中，優選碳納米管的濃度為0.01?10重量％。在上述濃度小于0.01重量％時，有時碳納米管的濃度過稀而產生反復涂覆的需要。另一方面，如果超過10重量％，則涂覆液的粘度變得過高，另外，碳納米管的分散性因再凝聚而下降，有時難以形成均勻的電極層。
[0121]接著，通過噴涂等將涂覆液涂覆于上述介電層的表面的規定位置并使其干燥。此時，可以根據需要而在將未形成介電層表面的電極層的位置遮蓋之后涂覆上述涂覆液。
[0122]上述涂覆液的干燥條件未特別限定，只要根據分散介質的種類、彈性體組成物的組成等而適當地選擇即可。
[0123]另外，涂覆上述涂覆液的方法不限定于噴涂。作為其他涂覆方法，例如還能夠采用絲網印刷法、噴墨印刷法等。
[0124]此外，可以根據情況在形成上述電極層之前，為了提高上述介電層與上述電極層的貼合性而對介電層的表面實施前處理。然而，利用上述碳納米管形成的電極層與上述介電層具有極其優異的貼合性。因此，即使不實施上述前處理也能夠在介電層與電極層之間確保足夠的貼合性。
[0125]在經由上述(I)及(2)的工序而形成介電層以及電極層之后，根據需要而形成與上述電極層連接的配線(表面側配線及背面側配線)以及連接部(表面側連接部及背面側連接部)。
[0126]與上述電極層連接的配線的形成，例如通過利用與上述電極層的形成相同的方法將上述碳納米管分散液(涂覆液)涂覆于規定的部位并使其干燥等而進行。另外，上述配線的形成可以與上述電極層的形成同時進行。
[0127]上述連接部的形成，例如能夠通過將銅箔等安裝于上述配線的規定端部等而進行。
[0128]另外，在形成上述電極層、并根據需要而形成上述配線、上述連接部之后，還可以在表面側和/或背面側的最外層形成保護層。
[0129]上述保護層的形成，例如能夠通過在利用與上述(I)的工序相同的方法制作由彈性體組成物構成的片狀物之后，以規定的尺寸將其裁斷，并對其進行層壓等而形成。
[0130]另外，在制作具備保護層的傳感器元件的情況下，可以從背面側的保護層起在其上方依次對構成部件(背面側電極層、介電層、表面側電極層、表面側保護層)進行層疊而制作傳感器元件。
[0131]能夠經由這種工序而制造上述傳感器元件。
[0132]圖2(a)、(b)所示的傳感器元件具備I個檢測部，但在構成本發明的傳感器裝置的傳感器元件中，檢測部的數量不限定于I個，可以具備多個檢測部。
[0133]作為具備多個檢測部的傳感器元件的具體例，例如舉出下述傳感器元件，S卩，作為表面側電極層及背面側電極層而在介電層的表面及背面形成多列帶狀的電極層，且配置為在俯視時表面側電極層的列和背面側電極層的列正交。在這種傳感器元件中，表面側電極層及背面側電極層隔著介電層而相對的多個部分成為檢測部，該檢測部配置為格子狀。
[0134]〈變換器〉
[0135]上述變換器與上述傳感器元件電連接。上述變換器對根據上述介電層的變形而變化的上述檢測部的靜電容量進行測定，具有將其靜電容量變換為其他電特性的功能。
[0136]作為上述將靜電容量變換為其他電特性的方法未特別限定，能夠采用當前公知的方法。作為上述其他電特性，例如舉出頻率信號、電壓信號等。
[0137]將靜電容量變換為頻率信號的方法未特別限定，能夠使用當前公知的方法，例如舉出使用上述這種施密特觸發振蕩電路的方法等。利用施密特觸發振蕩電路的方法適合于傳感器裝置的小型化、且能夠以低成本提供振蕩器(傳感器裝置)。
[0138]在上述變換器中，例如可以將上述頻率信號進一步變換為電壓信號。該變換只要利用公知的F/V變換電路進行即可。當然，可以利用公知的方法將靜電容量直接變換為電壓信號。
[0139]這種變換器在將靜電容量變換為其他電特性之后，將上述頻率信號、上述電壓信號等發送至上述輸出器。
[0140]并且，上述變換器可以在利用施密特觸發振蕩電路等將靜電容量變換為頻率信號之后，將該頻率信號分配為2個信號，然后，將一者的信號如上所述變換為電壓信號等其他信號，將剩余的信號保持頻率信號不變地發送至輸出器。當然，也可以分配為大于或等于3個的信號。
[0141]上述變換器例如可以具備用于使頻率信號、電壓信號等放大的放大器、用于對頻率信號的頻率進行變換的分頻器等。
[0142]在上述變換器中，將上述傳感器元件中的靜電容量變換為何種電特性(電信號)，只要還考慮從上述輸出器輸出的信息的種類而決定即可。
[0143]〈輸出器〉
[0144]上述輸出器具有將從上述變換器輸出的電特性(電信號)作為能夠通過五感中的任一感識別的信息而輸出的功能。
[0145]優選上述能夠通過五感中的任一感識別的信息是能夠通過視覺或聽覺識別的信息。特別優選如上所述的通過LED元件等而獲得的發光信息(光的信息)、聲音的信息。這是因為，只要是這些信息，用戶就能夠容易且可靠地識別信息，并且這還適合于在使用傳感器裝置的同時(一邊使用傳感器裝置)獲取信息。
[0146]另外，還能夠根據用戶的狀態(例如視力衰弱的人的聽力正常的情況、及其相反的情況等)而選擇輸出的信息的種類。
[0147]如圖1所示的例子，在輸出器由PIC控制電路和排列有多個LED元件的LED顯示部構成的情況下，作為上述LED顯示部，例如舉出以下述方式構成的LED顯示部等，S卩，在傳感器元件未變形的狀態下使所有LED元件熄滅，隨著傳感器元件的變形量增大，點亮的LED元件的數量依次增加。另外，在這種LED顯示部中，各LED元件可以以不同的顏色發光，也可以以相同的顏色發光。并且，在上述LED顯示部中，LED元件的發光強度可以變化。另外，上述LED顯示部中的LED元件的數量可以是I個。
[0148]此外，在本發明的傳感器裝置中，在如圖1所示的例子使用PIC控制電路的情況下，可以一并將上述變換器的功能并入PIC控制電路中。
[0149]在上述輸出器將聲音的信息輸出的情況下，例如以下述方式構成，S卩，上述輸出器具備音頻放大器和揚聲器，與傳感器元件的變形量的大小相應地，聲音的高低發生變化(如果變形量小則以高音鳴響，如果變形量大則以低音鳴響等)、或者聲音的大小發生變化。
[0150]另外，在上述輸出器將聲音的信息輸出的情況下，該信息可以是語音。
[0151]此外，在上述輸出器中，作為將聲音的信息、發光信息等能夠通過五感識別的信息輸出的具體的方法，只要適當地采用當前公知的方法即可。
[0152]在圖1所示的傳感器裝置I中，變換器3和輸出器4的連接通過有線方式而進行。然而，在本發明的傳感器裝置中，它們的連接未必一定要通過有線方式而進行，也可以通過無線方式進行連接。根據上述傳感器裝置的使用方式的不同，有時還容易使用使得變換器和輸出器物理地分離的方式。在該情況下，例如通過預先對個人計算機、智能手機、平板電腦等終端儀器附加作為上述輸出器的功能，還能夠將上述終端儀器作為將聲音或光、圖像、數值信息等能夠通過五感識別的信息輸出的輸出器。
[0153]在這種傳感器裝置中，檢測部的靜電容量根據介電層的變形(伸縮)而變化，因此通過將其靜電容量作為聲音的信息、發光信息等輸出，用戶能夠對傳感器元件的變形狀態進行識別。
[0154]因此，例如通過將上述傳感器元件粘貼于可變形的測定對象物而使用，由此能夠獲知其變形狀態。
[0155]除此以外，上述傳感器裝置例如還能夠作為下述信息發送機使用，即，用戶能動地使傳感器元件變形而對反映了用戶的意愿的信息進行發送。具體而言，例如在所發送的信息是聲音的信息的情況下，還能夠作為聲源、語音產生器而使用。
[0156]下面，參照附圖對本發明的伸縮構造體進行說明。
[0157]本發明的伸縮構造體的特征在于，具備:可伸縮的器具主體；以及與上述器具主體一體化后的本發明的傳感器裝置，上述傳感器元件追隨上述器具主體的伸縮而伸縮。
[0158]圖4(a)是示意地表示本發明的伸縮構造體的一個例子的俯視圖。
[0159]圖4(a)所示的伸縮構造體100是以作為康復管(訓練管)的一個例子的帶狀的彈性體管102為器具主體的伸縮構造體。在伸縮構造體100中，彈性體管102和本發明的傳感器裝置101實現了一體化。具體而言，在彈性體管102的表面經由粘著層(未圖示)而對構成傳感器裝置101的傳感器元件1la進行粘貼，并且使內置有變換器及輸出器的顯示單元1lb經由導線103而與傳感器元件連接。這里，對傳感器元件1la進行粘貼的粘著層層疊于傳感器元件1la的背面側的表面整體。
[0160]在伸縮構造體100中，傳感器元件1la也追隨彈性體管102的長度方向上的伸縮而伸縮，此時，傳感器元件1la的檢測部的靜電容量根據伸縮量而變化。而且，如上述說明，從內置于顯示單元1lb的輸出部將與檢測出的靜電容量相對應的聲音、光等信息輸出。
[0161]因此，用戶能夠掌握上述伸縮構造體的使用狀態、以及基于該使用狀態的用戶本身的運動狀態。
[0162]另外，在本發明的伸縮構造體中，在從輸出部輸出的信息是語音信息的情況下，可以根據彈性體管102的伸長率是否達到預先規定的伸長率而將鼓勵或表揚用戶的語音輸出。由此，還能夠進一步提高用戶致力于康復的熱情。另外，在超過預先規定的伸長率的情況下，可以將通知訓練過度的語音輸出。
[0163]本發明的伸縮構造體還可以具備用于對上述傳感器裝置的測量結果進行記錄的存儲部。由此能夠對使用上述伸縮構造體的運動結果進行記錄。具備上述存儲部的伸縮構造體特別優選在康復中使用。
[0164]在專家的指導下進行康復運動的情況下，專家一般針對康復器具的用戶開出運動的種類、強度、次數、頻率等的處方。而且，在作為康復器具而使用的上述伸縮構造體具備存儲部的情況下，不僅能夠基于從上述輸出器輸出的信息而實時地確認上述伸縮構造體的使用狀態，還能夠通過將運動的種類、強度、次數、頻率等記錄于上述存儲部而確認每天的康復訓練的履歷、以及與專家共享信息，并且，還能夠將所記錄的信息作為康復運動的處方(康復程序)的反饋信息。
[0165]本發明的伸縮構造體可以具備圖4(b)?(e)所示的結構。
[0166]圖4(b)是示意地表示本發明的伸縮構造體的另外一個例子的斜視圖。
[0167]圖4(b)所示的伸縮構造體110是以作為康復管(訓練管)的一個例子的彈性體制的環狀帶112為器具主體的伸縮構造體。在伸縮構造體110中，環狀帶112和本發明的傳感器裝置111實現了一體化。具體而言，在環狀帶112的表面經由粘著層(未圖示)而對構成傳感器裝置111的傳感器元件Illa進行粘貼，并且將內置有變換器及輸出器的顯示單元Illb經由導線113而與傳感器元件連接。這里，對傳感器元件11 Ia進行粘貼的粘著層層疊于傳感器元件Illa的背面側的表面整體。
[0168]伸縮構造體110與伸縮構造體100相同，傳感器元件Illa追隨環狀帶112的伸縮而伸縮，傳感器元件Illa的檢測部的靜電容量根據其伸縮量而變化。而且，從內置于顯示單元Illb的輸出部將與檢測出的靜電容量相對應的聲音、光等信息輸出，用戶能夠根據聲音、光等信息而對伸縮構造體110的使用狀態進行識別。
[0169]圖4(c)是示意地表示本發明的伸縮構造體的另外一個例子的一部分的剖視圖。
[0170]圖4(c)所示的伸縮構造體120是以在彈性體制的管122a內包有金屬螺旋彈簧122b的擴展器122為器具主體的伸縮構造體。在伸縮構造體120中，擴展器122與本發明的傳感器裝置121實現了一體化。具體而言，在擴展器122的表面經由粘著層124而對構成傳感器裝置121的傳感器元件121a進行粘貼，并且將內置有變換器及輸出器的顯示單元121b經由導線123而與傳感器元件連接。這里，粘著層124層疊于傳感器元件121a的背面側的表面整體。
[0171]伸縮構造體120的傳感器元件121a追隨擴展器122的伸縮而伸縮，傳感器元件121a的檢測部的靜電容量根據其伸縮量而變化。而且，從內置于顯示單元121b的輸出部將與檢測出的靜電容量相對應的聲音、光等信息輸出，用戶能夠根據聲音、光等信息而對伸縮構造體120的使用狀態進行識別。
[0172]圖4(d)是示意地表示本發明的伸縮構造體的另外一個例子的剖視圖。
[0173]圖4(d)所示的伸縮構造體130是由器具主體132以及粘貼于器具主體132的傳感器裝置131構成的伸縮構造體，其中，器具主體132具備:板簧132a，其具有近似圓弧狀的彎曲部;彈性體層132b，其層疊于上述彎曲部；以及把持部132c，其設置于板簧132a的兩端部。具體而言，在器具主體132的彈性體層132b的表面經由粘著層134而對構成傳感器裝置131的傳感器元件131a進行粘貼，并且將內置有變換器及輸出器的顯示單元131b經由導線133而與傳感器元件連接。這里，粘著層134層疊于傳感器元件131a的背面側的表面整體。
[0174]在使用這種伸縮構造體130的情況下，用戶對把持部132c進行把持，以使彎曲部進一步彎曲的方式施加負荷而使用伸縮構造體130。此時，彈性體層132b根據彎曲部的彎曲情況而伸縮，傳感器元件131a追隨彈性體層132b的伸縮而伸縮，傳感器元件131a的檢測部的靜電容量根據其伸縮量而變化。而且，從內置于顯示單元131b的輸出部將與檢測出的靜電容量相對應的聲音、光等信息輸出，用戶能夠根據聲音、光等信息而對伸縮構造體130的使用狀態進行識別。
[0175]另外，在器具主體具有如圖4(c)、(d)所示的結構的情況下，S卩，在通過金屬螺旋彈簧、金屬性的板簧等金屬制的彈性部件而確保器具主體的變形、且金屬制的彈性部件由彈性體覆蓋的情況下，作為上述彈性體而能夠使用足夠軟質的彈性體。因此，能夠減小施加于彈性體的應力，彈性體不易疲勞，能夠實現器具主體的高壽命化。
[0176]圖4(e)是示意地表示本發明的伸縮構造體的另外一個例子的斜視圖。
[0177]圖4(e)所示的伸縮構造體140是以彈性體制的球(橡膠球)14 2為器具主體的伸縮構造體。在伸縮構造體140中，橡膠球142與本發明的傳感器裝置141實現了一體化。具體而言，在橡膠球142的表面經由粘著層(未圖示)而對構成傳感器裝置141的傳感器元件141a進行粘貼，并且將內置有變換器及輸出器的顯示單元141b經由導線143而與傳感器元件連接。這里，粘著層層疊于傳感器元件141a的背面側的表面整體。
[0178]伸縮構造體140的傳感器元件141a追隨橡膠球142的變形(伸縮)而伸縮，傳感器元件141a的檢測部的靜電容量根據其伸縮量而變化。而且，從內置于顯示單元141b的輸出部將與檢測出的靜電容量相對應的聲音、光等信息輸出，用戶能夠根據聲音、光等信息而對伸縮構造體140的使用狀態進行識別。
[0179]在上述伸縮構造體中，器具主體不限定于圖4(a)?(e)所例示的結構，只要可伸縮即可。另一方面，在使用時的器具主體的變形(伸縮)量過小的情況下，追隨上述器具主體而變形的傳感器元件的變形量也小，有時傳感器元件的靜電容量的變化量變得過小，在該情況下，有時無法準確地測定器具主體的變化量。因此，上述器具主體在正常的使用方式下，優選使得傳感器元件一體化(粘貼)的部分的變形量以伸長變形率來衡量大于或等于20%、以面積增加率來衡量大約大于或等于10%。這是因為具有上述范圍的變形量的器具主體特別適合作為由本發明的傳感器裝置對變形量進行檢測的對象。
[0180]上述器具主體可以如圖4(a)、(b)及(e)所示的例子由彈性體確保伸縮性，也可以如圖4(c)及(d)所示的例子由金屬制的彈性部件和在該彈性部件的周圍設置的彈性體制的部件構成，其伸縮性主要由金屬制的彈性體確保。
[0181 ]這里，作為上述彈性體，例如舉出天然橡膠、合成橡膠、熱可塑性彈性體、熱硬化性聚氨酯、硅橡膠等。
[0182]在上述器具主體由彈性體確保伸縮性的情況下，優選上述彈性體具有適度的拉伸度-應力特性(S-S特性)、且即使反復伸縮其永久拉伸程度也較小。
[0183]作為上述彈性體，根據反復伸縮時的永久拉伸程度較小這一點，例如優選天然橡膠、對作為合成橡膠的I種的異戊二烯橡膠進行交聯所得的物質、設計為永久拉伸程度較低的熱可塑性彈性體。
[0184]另外，在上述器具主體在使用時與人體直接接觸的情況下，作為上述器具主體，優選選擇由不含有成為過敏的原因的物質(例如，天然橡膠中包含的蛋白質等)的材質構成的器具主體。
[0185]另外，上述彈性體的材質可以與構成本發明的傳感器裝置的介電層、保護層的材質相同。在該情況下，上述器具主體和上述傳感器元件容易顯示出同樣的變形動作。
[0186]在圖4(a)?(e)所示的例子中，在將傳感器元件粘貼于器具主體時，以使得粘著層層疊于傳感器元件的背面側的整體的方式將傳感器元件粘貼于器具主體。然而，上述粘著層未必一定要在傳感器元件的背面側的整體形成，可以僅形成于傳感器元件的背面側的一部分。但是，需要以使得傳感器元件能夠追隨器具主體的變形而變形的方式形成粘著層。
[0187]上述粘著層能夠利用當前公知的粘著劑而形成，上述粘著層只要不阻礙傳感器裝置、器具主體的變形、且追隨它們的變形即可。
[0188]另外，在本發明的伸縮構造體中，將傳感器元件粘貼于器具主體的方法不限定于形成粘著層的方法，可以采用其他當前公知的粘著(粘接)方法。具體而言，例如可以根據上述彈性體組成物、上述導電性組成物、上述器具主體的組成而采用直接或者經由適當的彈性體層對傳感器元件和器具主體進行硫化粘接的方法等。
[0189]在圖4(a)?(e)所示的例子中，只有傳感器元件粘貼于器具主體，使得變換器與輸出器實現了一體化的顯示單元另外經由導線而與傳感器元件連接。另一方面，在本發明的伸縮構造體中，例如可以將使得傳感器元件和變換器實現了一體化的單元粘貼于器具主體，另外經由導線、或者通過無線連接而將該單元與輸出器連接。另外，在上述伸縮構造體中，可以將傳感器元件的所有部件粘貼于器具主體。
[0190]在對輸出器進行無線連接的情況下，輸出器在使用時不會成為用戶的妨礙，另外，用戶能夠將輸出器載置于容易識別的位置而使用伸縮構造體。
[0191]并且，在至此說明的伸縮構造體中，經由粘著層等對器具主體和傳感器裝置進行粘合而使二者實現一體化。然而，本發明的伸縮構造體不限定于在分別制作器具主體和傳感器裝置之后對二者進行粘合的方式，可以將器具主體的一部分作為傳感器裝置的構成部件而使二者實現一體化。
[0192]具體而言，例如可以將如圖4(a)、(b)所示的彈性體制的器具主體的一部分作為上述傳感器元件的介電層，在器具主體的一部分的兩面形成隔著器具主體而相對的電極層，由此形成為器具主體與傳感器元件實現了一體化的伸縮構造體。
[0193]對于本發明的伸縮構造體而言，本發明的傳感器裝置與可伸縮的器具主體實現了一體化。因此，能夠向用戶通報與器具主體的伸縮相對應的伸縮狀態(使用狀態)。
[0194]本發明的伸縮構造體例如能夠優選作為康復用器具、訓練用器具等而使用。
[0195]實施例
[0196]下面，通過實施例對本發明進行更加具體的說明，但本發明不限定于下面的實施例。
[0197]圖5是用于對實施例中的傳感器元件的制作工序進行說明的斜視圖。圖6是表示在實施例中制作的傳感器裝置的概略圖。
[0198]〈具備傳感器裝置的康復管〉
[0199]1.器具主體
[0200]作為器具主體，使用市場銷售的康復管(Thera-Band(注冊商標)、環式#TLB_1(進口販賣商:D&M社)、圓周90cm X寬度7.5cm)。
[0201]2.帶粘著層的傳感器元件的制作
[0202](I)介電層的制作
[0203]相對于100質量份的多元醇(夕只GCB-41”、“DIC社”制)，添加40重量份的可塑劑(辛脂磺酸鈉)、以及17.62重量份的異氰酸鹽(只GCA-11”、“DIC社”制)，利用“70夕一”攪拌混合90秒鐘，由此調制出介電層用的原料組成物。然后，將原料組成物注入至圖3所示的成型裝置30，利用保護薄膜31使其形成為夾層狀而進行輸送，且在爐內溫度為70°C、爐內時間為30分鐘的條件下使其交聯硬化，由此獲得帶保護薄膜的規定厚度的卷繞片材。然后，利用調節為70°C的爐子在12小時以后使其交聯，由此制作由聚酯類聚氨酯彈性體構成的片材。將所獲得的聚氨酯片材裁斷為20mm X 74mm X厚度ΙΟΟμπι，進而以1mm X7mmX厚度ΙΟΟμπι的尺寸將角部的一個部位切除，由此制作介電層。
[0204]另外，對于制作成的介電層，對斷裂時拉伸率(％)以及相對介電常數進行了測定。斷裂時拉伸率(％)為505%、且相對介電常數為6.6。
[0205]上述斷裂時拉伸率是以JISK 6251為基準而測定的。上述相對介電常數是在利用20πιπιΦ的電極對介電層進行夾持、并利用“LCR/、彳亍只夕日置電機社”制、3522-50)以IkHz的測量頻率對靜電容量進行測定之后，根據電極面積和測定樣品的厚度而計算出的。
[0206](2)電極層材料的調制
[0207]將30mg的作為通過基板生長法而制造的多層碳納米管的、“大陽日酸社”制的高定向碳納米管(層數為4?12層、纖維直徑為10?20nm、纖維長度為150?300μπι、碳純度為99.5%)添加至3(^的甲基異丁基酮(10810，利用噴射式粉碎機(“于/夕工、;/卜/、°/^1附0-SP003”、“常光社”制)實施濕式分散處理，稀釋為10倍而獲得濃度為0.01重量％的碳納米管分散液。
[0208](3)保護層的制作
[0209]利用與上述的(I)介電層的制作相同的方法，制作由聚酯類聚氨酯彈性體制的、20mm X 74mm X厚度50μηι的背面側保護層、以及20mm X 67mm X厚度50μηι的表面側保護層。
[0210](4)粘著層的制作
[0211 ]將2質量份的硬化劑(“綜研化學社”制、L-45)添加混合至100重量份的粘著劑(“綜研化學社”制、SK-1720)。利用刮棒涂覆機使所獲得的混合物形成為表面被實施了分型處理的PET薄膜，在100°C、30分鐘的條件下使其硬化，由此制作硬化后的厚度為50μπι的粘著層。
[0212](5)傳感器元件的制作
[0213]經由圖5(a)?(d)所示的制作工序而制作傳感器元件。
[0214]首先，將在被實施了分型處理的PET薄膜形成有規定形狀的開口部的掩模(未圖示)粘貼于通過上述(3)的工序而制作的背面側保護層25B的單面(表面)。
[0215]在上述掩模設置有相當于背面側電極層及背面側配線的開口部，對于開口部的尺寸，相當于背面側電極層的部分為寬度16mmX長度60mm，相當于背面側配線的部分為寬度5mm X 長度 I Omm 0
[0216]然后，以1cm的距離利用氣刷涂覆7.2g的通過上述(2)的工序而調制的碳納米管分散液，在100°c、且在10分鐘內使其干燥，由此形成背面側電極層22B及背面側配線23B。然后，將掩模剝離(參照圖5(a))。
[0217]然后，將通過上述(I)的工序制作的介電層21粘貼于背面側保護層25B上而進行層疊，以將背面側電極層22B的整體以及背面側配線23B的一部分覆蓋。
[0218]并且，在介電層21的表面側，利用與背面側電極層22B及背面側配線23B的形成相同的方法形成表面側電極層22A及表面側配線23A(參照圖5(b))。
[0219]然后，在形成有表面側電極層22A及表面側配線23A的介電層21的表面側，以層壓的方式對通過上述(3)的工序而制作的表面側保護層25A進行層疊，以將表面側電極層22A的整體以及表面側配線23A的一部分覆蓋。
[0220]并且，將銅箔安裝于表面側配線23A及背面側配線23B的各自的端部，由此形成為表面側連接部24A及背面側連接部24B(參照圖5(c))。然后，通過焊料將成為外部配線的導線29固定于表面側連接部24A以及背面側連接部24B。
[0221]然后，在位于表面側連接部24A以及背面側連接部24B的背面側保護層25B上的部分，經由丙烯酸粘著帶(“3M社”制的“Y-4905”(厚度為0.5mm))26粘貼厚度為ΙΟΟμπι的PET薄膜27而進行加強。
[0222]最后，將通過上述(4)而制作的粘著層28粘貼于背面側保護層25Β的背面側，由此制成傳感器元件222(參照圖5(d))。
[0223]3.伸縮構造體(康復管)的制作
[0224]將通過上述2.而制作的帶粘著層的傳感器元件粘貼固定于上述器具主體的表面。
[0225]然后，將變換器及輸出器與上述傳感器元件連接，由此制作伸縮構造體。
[0226]上述伸縮構造體中的傳感器裝置的結構如圖6所示。
[0227]如圖6所示，傳感器裝置221為下述結構，將經由上述(I)?(5)而制作的傳感器元件222與施密特觸發振蕩電路(未伸長時的振蕩頻率:1ΚΗζ)223連接，經由音頻放大器225(LM4889、“Texas Instruments社”制)而與揚聲器226(K36WP、“￥丨8&1:011社”制)連接。
[0228]此外，在施密特觸發振蕩電路223中，作為施密特觸發逆變器IC而使用“東芝
、y夕''夕夕一&只卜I/一'2社”制的“Schmitt Inverter”(型號:TC7W14F)，電阻由固定電阻和可變電阻構成，將合計的電阻值設為約1.8ΜΩ，通過可變電阻進行微調以使未伸長時的振蕩頻率變為I kHz。
[0229]4.伸縮構造體(康復管)的動作檢驗
[0230]在使通過上述3.而制作的伸縮構造體(傳感器元件222的介電層)伸長100%(伸長為2倍)時，確認到檢測部的靜電容量增加為2倍，從施密特觸發振蕩電路輸出的振蕩頻率減小為約1/2倍。并且，在使伸縮構造體(傳感器元件222的介電層)伸長200% (伸長為3倍)時，確認到檢測部的靜電容量增加為約3倍，從施密特觸發振蕩電路輸出的振蕩頻率減小為約I/3 倍。[0231 ]并且，還確認到隨著使伸縮構造體伸長，由揚聲器26激振的聲音從高音變化為低
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[0232]標號的說明
[0233]1、101、111、121、131、141、221 傳感器裝置
[0234]2、101a、llla、121a、131a、141a、222 傳感器元件
[0235]3變換器
[0236]3a,223施密特觸發振蕩電路
[0237]3b F/V變換電路
[0238]4輸出器
[0239]4a PIC控制電路
[0240]4b LED顯示部
[0241]11、21 介電層
[0242]12A、22A表面側電極層
[0243]12B、22B背面側電極層
[0244]13A、23A表面側配線
[0245]13B、23B背面側配線
[0246]14A、24A表面側連接部
[0247]14B、24B背面側連接部
[0248]15A、25A表面側保護層
[0249]15B、25B背面側保護層
[0250]28粘著層
[0251]100、110、120、130、140 伸縮構造體
[0252]101b、lllb、121b、131b、141b 顯示單元
[0253]102彈性體管
[0254]112環狀帶
[0255]122擴展器
[0256]132器具主體
[0257]142橡膠球
[0258]225音頻放大器
[0259]226揚聲器
【主權項】
1.一種傳感器裝置，其特征在于，具備: 傳感器元件，其具有片狀的介電層、及電極層，該介電層由彈性體組成物構成，該電極層由含有碳納米管的導電性組成物構成，形成為至少一部分在所述介電層的表面及背面分別隔著所述介電層而相對，該傳感器元件將所述電極層的相對的部分作為檢測部，以所述介電層的主面的面積變化的方式可逆地變形； 變換器，其與所述傳感器元件電連接，將根據所述介電層的變形而變化的所述檢測部的靜電容量變換為電特性；以及 輸出器，其將所述電特性作為能夠通過五感中的任意感覺識別的信息而輸出。2.根據權利要求1所述的傳感器裝置，其特征在于， 所述介電層能夠以其主面的面積從無伸長狀態起增大大于或等于30%的方式變形。3.根據權利要求1或2所述的傳感器裝置，其特征在于， 所述信息是聲音的信息以及光的信息中的至少一者。4.一種伸縮構造體，其特征在于， 所述伸縮構造體具備:可伸縮的器具主體；以及與所述器具主體實現了一體化的權利要求I?3中任一項所述的傳感器裝置， 所述傳感器元件追隨所述器具主體的伸縮而伸縮。5.根據權利要求4所述的伸縮構造體，其特征在于， 所述器具主體是擴展器或者康復管。
【文檔編號】G01B7/16GK106062505SQ201580011955
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年3月2日 公開號201580011955.X, CN 106062505 A, CN 106062505A, CN 201580011955, CN-A-106062505, CN106062505 A, CN106062505A, CN201580011955, CN201580011955.X, PCT/2015/56038, PCT/JP/15/056038, PCT/JP/15/56038, PCT/JP/2015/056038, PCT/JP/2015/56038, PCT/JP15/056038, PCT/JP15/56038, PCT/JP15056038, PCT/JP1556038, PCT/JP2015/056038, PCT/JP2015/56038, PCT/JP2015056038, PCT/JP201556038
【發明人】大高秀夫, 野中敬三, 迫康浩, 阿部勇喜
【申請人】阪東化學株式會社