(57)【要約】【課題】  自身が圧力センサ機能をもち、圧力の検出感度に優れている弾力性チューブを提供する。【解決手段】  圧力センサ機能をもつ弾力性チューブ１０は、コイル状炭素繊維が弾性材料に分散されてチューブ状に形成されている。そして、分散状態のコイル状炭素繊維により、表面に加えられる圧力が検出可能に構成されている。弾性材料として、ＪＩＳ Ｋ６３０１に規定されるＪＩＳ Ａ硬度が２０以上５０未満の樹脂を用いることにより、圧力の検出感度を向上させることができるように構成されている。また、弾性材料として、ＪＩＳ Ｋ６３０１に規定されるＪＩＳ Ａ硬度が５０以上１００以下の樹脂を用いることにより、弾力性チューブ１０の機械的強度を向上させることができるように構成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル状炭素繊維が弾性材料に分散されてチューブ状に形成され、分散状態のコイル状炭素繊維により、表面に加えられる圧力が検出可能に構成されていることを特徴とする圧力センサ機能をもつ弾力性チューブ。
【請求項２】
前記弾性材料は、ＪＩＳ Ｋ６３０１に規定されるＪＩＳ Ａ硬度が２０以上５０未満の樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ機能をもつ弾力性チューブ。
【請求項３】
前記弾性材料は、ＪＩＳ Ｋ６３０１に規定されるＪＩＳ Ａ硬度が５０以上１００以下の樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ機能をもつ弾力性チューブ。
【請求項４】
電極が内部に埋設されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧力センサ機能をもつ弾力性チューブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば人工血管、人工臓器等の医療用材料、流体（液体、気体）輸送用パイプ等の工業用材料として用いることができ、材料自体に圧力センサ機能をもつ弾力性チューブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミクロンメートル（μｍ）オーダーのコイル状炭素繊維を樹脂材料中に配合した複合材料が知られている（例えば、特許文献１を参照）。すなわち、樹脂中にコイル状炭素繊維を分散した成形体を焼成し、気孔を充填する緻密化処理を行うことにより得られる炭素複合材料である。そして、コイル状炭素繊維がスプリング特性を有し、ミクロメカニカル素子、スイチング素子等として適用することができる旨記載されている。しかし、この特許文献１には、そのような炭素複合材料をセンサとして利用する点については記載されていない。
【０００３】
一方、コイルを用いた触覚センサとして、次のような構成のものが知られている（例えば、特許文献２を参照）。すなわち、触覚センサは、コイルとコンデンサとが直列接続されているＬＣ直列共振回路を複数備えている。このＬＣ直列共振回路には外部発振器及びスペクトルアナライザが接続され、外部発振器により掃引電気信号等の入力信号がＬＣ直列共振回路に入力された後にスペクトルアナライザに出力されるようになっている。ＬＣ直列共振回路はコイルの固有の周波数に基づく共振周波数を有し、スペクトルアナライザに出力される信号はＬＣ直列共振回路の共振周波数に対応する周波数において信号強度が低下する。
【０００４】
そして、触覚センサに圧力が加わったときには圧力によりコイルのピッチ（巻線間隔）や面積が変化し、この変化に伴いコイルのインダクタンスが変化する。ここで、ＬＣ直列共振回路の共振周波数はコイルのインダクタンスの変化に伴い変動する。よって、スペクトルアナライザに出力された信号において、信号強度が低下する位置はＬＣ直列共振回路の共振周波数の変動に伴い変位するために、ＬＣ直列共振回路の共振周波数の変動を検出することができる。このため、触覚センサにより圧力を検出できるようになっている。
【特許文献１】特開平３−１０４９２７号公報（第２頁及び第３頁）
【特許文献２】特開２００２−２３６０５９号公報（第２頁〜第５頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献２に記載の触覚センサは、コイルとコンデンサとが直列に接続されたＬＣ直列共振回路は、コイルのインダクタンスの変化のみによりその共振周波数が変動する。このため、例えば触覚センサに微弱な圧力が加わることによりコイルのインダクタンスがほとんど変化しないときには、ＬＣ直列共振回路の共振周波数はほとんど変動しない。よって、触覚センサは、コイルのインダクタンスがほとんど変化しない微弱な圧力を検出することができず、検出感度が低いという問題があった。
【０００６】
しかも、チューブ内の流体の圧力を検出する場合、チューブ内に圧力センサを装着する必要があり、その場合チューブ径が小さいと圧力センサを装着できなかったり、装着部分の強度が低下したり、装着された圧力センサで流体の流れが変化したりするという不具合が生ずるという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、自身が圧力センサ機能をもち、圧力の検出感度に優れている弾力性チューブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の圧力センサ機能をもつ弾力性チューブは、コイル状炭素繊維が弾性材料に分散されてチューブ状に形成され、分散状態のコイル状炭素繊維により、表面に加えられる圧力が検出可能に構成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明の圧力センサ機能をもつ弾力性チューブは、請求項１に記載の発明において、前記弾性材料は、ＪＩＳ Ｋ６３０１に規定されるＪＩＳ Ａ硬度が２０以上５０未満の樹脂であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に記載の発明の圧力センサ機能をもつ弾力性チューブは、請求項１に記載の発明において、前記弾性材料は、ＪＩＳ Ｋ６３０１に規定されるＪＩＳ Ａ硬度が５０以上１００以下の樹脂であることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に記載の発明の圧力センサ機能をもつ弾力性チューブは、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、電極が内部に埋設されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１に記載の発明の圧力センサ機能をもつ弾力性チューブは、コイル状炭素繊維が弾性材料に分散されてチューブ状に形成され、分散状態のコイル状炭素繊維により、表面に加えられる圧力が検出可能に構成されている。このため、弾力性チューブが圧力を受けたとき、弾性材料がその圧力を吸収するとともに、弾性材料中に分散されているコイル状炭素繊維が弾性材料を介して変位する。すなわち、コイル状炭素繊維には伸縮性があり、その伸縮により電気特性であるインダクタンス（Ｌ）、静電容量（Ｃ）及び電気抵抗（Ｒ）が変化するため、それらの変化量に基づいて圧力を検出することができる。従って、弾力性チューブは、自身が圧力センサ機能をもち、しかも圧力の検出感度に優れている。
【００１３】
請求項２に記載の発明の圧力センサ機能をもつ弾力性チューブでは、弾性材料はＪＩＳ Ｋ６３０１に規定されるＪＩＳ Ａ硬度が２０以上５０未満の樹脂である。そのため、弾性材料は弾力性が高く、コイル状炭素繊維の変位量が大きくなるため、圧力の検出感度を向上させることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明の圧力センサ機能をもつ弾力性チューブでは、弾性材料は、ＪＩＳ Ｋ６３０１に規定されるＪＩＳ Ａ硬度が５０以上１００以下の樹脂である。そのため、弾性材料は硬くなる傾向を示し、弾力性チューブは請求項１に係る発明の効果に加え、機械的強度を向上させることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明の圧力センサ機能をもつ弾力性チューブにおいては、電極が内部に埋設されていることから、請求項１から請求項３のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、電極によって流体の流れが変化する等の不具合を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態につき、図面を用いて詳細に説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態の圧力センサ機能をもつ弾力性チューブ１０は、コイル状炭素繊維が弾性材料に分散されてチューブ状に形成され、その内部には一対の電極１１が１８０度対向する位置に埋め込まれている。両電極１１にはそれぞれ接続線１２が接続され、弾力性チューブ１０内を通って延び、その他端が図示しないＬＣＲ測定装置に接続され、圧力センサからの信号を検出するようになっている。ＬＣＲ測定装置には交流電源が接続されるが、直流電源であってもよい。さらに、ＬＣＲ測定装置は図示しない表示装置としてのデジタルオシロスコープに接続され、電気特性としてインダクタンス（Ｌ）、静電容量（Ｃ、キャパシタンス）及び電気抵抗（Ｒ、レジスタンス）の波形を表示すことができるようになっている。圧力センサとしての弾力性チューブ１０は、弾性材料中で分散状態にあるコイル状炭素繊維により、表面に加えられる圧力が検出可能に構成されている。
【００１７】
弾力性チューブ１０のマトリックスとなる弾性材料は誘電体であって、静電容量（Ｃ）を有し、コンデンサとして作用する。弾性材料としては、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、スチレンと熱可塑性エラストマーとの共重合樹脂等が用いられる。具体的には、シリコーン樹脂として、信越化学（株）製の商品名、ＫＥ１０３〔ＪＩＳ Ｋ６３０１に規定されるＪＩＳ Ａ硬度（以下、同様）１８、ＪＩＳ Ｋ７１１３に規定される引張強さ（以下、同様）０．３ＭＰａ〕、ＫＥ１０６（ＪＩＳ Ａ硬度５０、引張強さ８ＭＰａ）、ＫＥ１２０２（ＪＩＳ Ａ硬度６５）等が挙げられる。スチレンと熱可塑性エラストマーとの共重合樹脂として、（株）クラレの商品名、セプトン樹脂＃４０３３（ＪＩＳ Ａ硬度７６、引張強さ３５ＭＰａ）、＃８１０４（ＪＩＳ Ａ硬度９８）等が挙げられる。液状エポキシ樹脂として大日本インキ化学工業（株）の商品名、EXA-5850-150（引張強さ１０〜１７ＭＰａ）等が挙げられる。ゲル状形態をなすゲル樹脂として、大場機工（株）の商品名、ゲル-OK-パッキング等が挙げられる。ウレタン樹脂として日本ポリウレタン（株）の商品名、コロネート４３８７等が挙げられる。
【００１８】
弾性材料（例えば、マトリックス樹脂）の硬さは圧力センサとしての感度を向上させる上で重要であり、弾性材料として弾性力の優れたシリコーン樹脂等を用いた場合には、微小な圧力でも伸縮してその圧力を高感度で検出することができる。一方、硬いシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、セプトン樹脂等を用いた場合には、大きな圧力でないと伸縮せず、圧力センサとしての感度は低いが、弾力性チューブ１０の機械的強度を高めることができる。
【００１９】
具体的には、弾性材料の硬さはＪＩＳ Ａ硬度で１０〜１００が好ましく、１５〜５０がより好ましい。ＪＩＳ Ａ硬度で１０未満の場合には、弾性材料が軟らかくなり過ぎて、ノイズの検出が大きくなって好ましくない。一方、ＪＩＳ Ａ硬度が１００を越える場合には、弾性材料が硬くなり過ぎて、圧力の伝播性が悪く、検出感度が低下する。さらに、弾性材料としてＪＩＳ Ａ硬度が２０以上５０未満の樹脂を用いることにより、弾性材料は弾力性が高く、コイル状炭素繊維の変位量が大きくなるため、圧力の検出感度を向上させることができる。これに対し、弾性材料としてＪＩＳ Ａ硬度が５０以上１００以下の樹脂を用いることにより、弾性材料は硬くなる傾向を示し、弾力性チューブ１０の機械的強度を向上させることができる。
【００２０】
また、弾性材料の引張強さが０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ未満であることにより、弾性材料は弾力性が高く、コイル状炭素繊維の変位量が大きくなるため、圧力の検出感度を向上させることができる。さらに、弾性材料の引張強さが１０ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下であることにより、弾性材料は硬くなる傾向を示し、弾力性チューブの機械的強度を向上させることができる。
【００２１】
上記の弾性材料にはコイル状炭素繊維が分散されるが、そのコイル状炭素繊維としては一重巻きのコイル状炭素繊維、二重巻きのコイル状炭素繊維、超弾性コイル又はそれらの混合物等が用いられる。コイル状炭素繊維は伸縮性（弾力性）があり、その伸縮により電気特性であるインダクタンス（Ｌ）、静電容量（Ｃ）及び電気抵抗（Ｒ）が変化するため、それらの変化量に基づいて圧力を検出することができる。例えば、コイル状炭素繊維を伸ばすと上記Ｌ、Ｃ及びＲが増加し、収縮させるとＬ、Ｃ及びＲが減少する。具体的には、所定のコイル状炭素繊維を例えば４ｍｍ伸ばすと、Ｌは０．１ｍＨ増加し、Ｃは６００ｐＦ増加し、Ｒは４．５ｋΩ増加する。そして、コイル状炭素繊維を収縮させて元の長さに戻すと、Ｌ、Ｃ及びＲは元の値まで再現性良く戻る。
【００２２】
コイル状炭素繊維を弾性材料中に分散させたときには、外部から圧力が加わったとき、まず弾性材料が伸縮し、次いでコイル状炭素繊維が伸縮するため、弾性材料を介してコイル状炭素繊維に加わる圧力に基づいて前記Ｌ、Ｃ及びＲの値が変化する。前記一重巻きのコイル状炭素繊維としては、１本のコイルの直径が０．０１〜５０μｍ、コイルのピッチが０．０１〜１０μｍ及びコイルの長さが０．０１〜１ｍｍであるものが好ましい。製造の容易性等の観点から、コイルの直径は０．１〜１０μｍであることが好ましく、ピッチは０．１〜１０μｍであることが好ましい。このコイル状炭素繊維は、一定の太さを有するコイルが一定のピッチ（間隔）をおいて一重巻きで螺旋状に延びるように形成されている。このため、一重巻きのコイル状炭素繊維は、弾力性に優れ、あらゆる方向からの圧力に対して容易に変形し、従ってあらゆる方向からの圧力を高感度で検出することができる。
【００２３】
一方、二重巻きのコイル状炭素繊維の場合には、２本のコイルが交互に密接した状態で螺旋状に延び、従って全体としてほぼ円筒状をなし、中心には空洞が形成されている。二重巻きのコイル状炭素繊維としては、直径が０．０１〜５０μｍ、ピッチがほぼ０及び長さが０．０１〜１ｍｍであるものが好ましい。二重巻きのコイル状炭素繊維は一重巻きのコイル状炭素繊維に比べて弾力性が乏しく、圧力を受けたときに変位しにくいという性質がある。
【００２４】
また、超弾性コイルはコイルの直径が大きく、線径が小さいものをいい、弾力性がより大きいコイルのことをいう。具体的には、超弾性コイルは、コイルの直径が５〜５０μｍ、コイルのピッチが０．１〜１０μｍ及びコイルの長さが０．３〜５ｍｍであるものが好ましい。なお、コイル状炭素繊維の巻き方向は、コイルの軸線を中心として時計方向（右巻き）又は反時計方向（左巻き）のいずれであってもよい。
【００２５】
上記のような各種のコイル状炭素繊維は、弾力性チューブ１０の圧力センサとしての機能を十分に発揮させるためには、その長さが９０〜１５０μｍ、コイルの直径が０．１〜１０μｍであることがより好ましい。その場合、弾力性チューブ１０における圧力の検出感度を一層向上させることができる。また、コイル状炭素繊維の線径は通常５０〜５００ｎｍである。
【００２６】
コイル状炭素繊維の含有量は、弾性材料中に０．１〜３０質量％であることが好ましく、１〜１５質量％であることがより好ましく、２〜５質量％であることがより好ましい。この含有量が０．１質量％未満の場合には、弾性材料中におけるコイル状炭素繊維の割合が少なく、コイル状炭素繊維に基づく圧力センサとしての感度が低下する。一方、含有量が３０質量％を越える場合には、弾性材料中におけるコイル状炭素繊維の割合が多くなり過ぎて硬くなり、圧力センサとしての感度が低下するととともに、成形性等も悪くなる傾向を示す。
【００２７】
コイル状炭素繊維を配向させる場合には、コイル状炭素繊維を弾性材料中に添加、均一分散させた後、磁場〔例えば１〜１０テスラ（Ｔ）〕を、１〜１０時間程度照射することにより行われる。その場合、コイル状炭素繊維を弾力性チューブ１０の半径方向に延びるように配向させることが、弾力性チューブ１０内を流れる流体の圧力に対する感度を高めることができるため好ましい。このように構成すれば、圧力を受ける方向にコイル状炭素繊維が延び、圧力の検出を効果的に行うことができる。コイル状炭素繊維の分散及び配向状態は、顕微鏡により深さ方向の状態（画像処理像）から判断することができる。
【００２８】
前記弾性材料中には、コイル状炭素繊維以外に気相成長繊維（ＶＧＣＦ）、カーボンナノファイバー、炭素粉末、金属粉末、誘電体粉末、圧電体粉末等を配合することもできる。また、コイル状炭素繊維の表面には、導電性を高めるために、金、銅等の金属薄膜を形成することにより、圧力センサとしての感度及び安定性を向上させることができる。
【００２９】
前記弾性材料にコイル状炭素繊維を分散させる方法としては、次のような方法が採用される。
１）弾性材料にコイル状炭素繊維を添加し、撹拌して均一に分散させた後、脱泡し、鋳型に流し込み、その後プレス成形する方法。この方法は、弾性材料としてシリコーン樹脂を用いる場合等に採用される。
【００３０】
２）弾性材料のペレットに可塑剤を添加した後、加熱溶融し、それにコイル状炭素繊維を添加し、撹拌して均一に分散させた後、鋳型に流し込み、加圧した後、冷却、固化する方法。この方法は、弾性材料としてセプトン樹脂を用いる場合等に採用される。
【００３１】
３）弾性材料を加熱溶融し、それにコイル状炭素繊維を添加し、撹拌して均一に分散させた後、鋳型に流し込み、加圧した後、冷却、固化する方法。この方法は、弾性材料としてゲル樹脂を用いる場合等に採用される。
【００３２】
弾性材料にコイル状炭素繊維を分散させる際に、予め一対の電極１１を鋳型の所定位置に配置しておくことにより、一対の電極１１を接続線１２とともに弾力性チューブ１０内に埋設することができる。
【００３３】
前記弾性材料にコイル状炭素繊維が配合されて形成された弾力性チューブ１０においては、外部から圧力を受けると、弾性材料が伸縮して静電容量（Ｃ）が変化するとともに、コイル状炭素繊維が伸縮してインダクタンス（Ｌ）、静電容量（Ｃ）及び電気抵抗（Ｒ）が変化する。そして、両者が共振的に共鳴し、弾力性チューブ１０の電気特性が著しく変化して外部からの圧力を検出することができる。
【００３４】
弾力性チューブ１０の外径は０．７〜５５ｍｍ、内径は０．５〜５０ｍｍ、肉厚は０．２〜５ｍｍであることが好ましい。弾力性チューブ１０の長さは用途に応じて適宜設定される。弾力性チューブ１０に圧力センサ機能をもたせる点から、弾力性チューブ１０の外径はより好ましくは０．４〜４５ｍｍ、内径はより好ましくは０．２〜４０ｍｍである。弾力性チューブ１０の成形法としては、主として鋳込み法成形法が採用される。例えば、弾性材料としてシリコーン樹脂を用いる場合には、主剤及び硬化剤の混合液を遠心混合脱泡機を用いて十分に混合し、これに所定量のコイル状炭素繊維を添加、再度混合、分散、脱泡させる。その後、適当時間放置して反応を促進させ、液が適当な粘度となったときに所定の成形を行う。
【００３５】
すなわち、弾力性チューブ１０を製造する場合、コイル状炭素繊維として、コイルの直径が１〜１０μｍ、コイルの長さが９０〜３００μｍ、コイルギャップのほとんどない規則性二重コイル及びコイルギャップの大きな一重コイルなど種々の形態のコイル状炭素繊維を用いることができる。弾性材料としては、前述した弾力性の優れたシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、セプトン樹脂等を用いることができる。そして、弾性材料中にコイル状炭素繊維を、所定量添加、分散させ、或いは配向させ、種々の肉厚とチューブ径を有する弾力性チューブ１０を作製する。
【００３６】
弾力性チューブ１０中でのコイル状炭素繊維の分散及び配向状態は、顕微鏡による深さ方向の画像処理像から判断することができる。その場合、弾性材料中でコイル状炭素繊維同士は相互に全く接触しておらず、パーコレーション構造（電気的接触構造）を形成していない。例えば、シリコーン樹脂を弾性材料とする場合、主剤及び硬化剤の混合液を遠心混合脱泡機を用いて十分に混合し、それに所定量のコイル状炭素繊維を添加、再度十分に混合、分散、脱泡させ、適当時間放置して反応を促進させ、液が適当な粘度となった後、チューブ成型機を用いてチューブ状に成形する。
【００３７】
さて、コイル状炭素繊維を、シリコーン樹脂等の弾性材料中に分散させてチューブ状に成形することにより弾力性チューブ１０が形成される。そして、その弾力性チューブ１０に弾力性チューブ１０内を通る流体によって圧力が加わったとき、弾性材料が圧力を吸収するとともに、弾性材料中に分散されているコイル状炭素繊維が弾性材料を介して変位する。
【００３８】
この場合、弾力性チューブ１０の弾性材料としてのマトリックス樹脂は静電容量（Ｃ）成分として作用し、さらにコイル状炭素繊維がＬＣＲ共振回路として作用し、従って機械力学的変動が電気的変動に変換される。このため、ＬＣＲ共振回路の電圧等が変動し、その変動がＬＣＲ測定装置で測定され、デジタルオシロスコープに表示される。よって、弾力性チューブ１０は、自身が圧力センサとしての機能を発現でき、微小な圧力を十分に検出することができる。
【００３９】
以上の実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
・  実施形態における弾力性チューブ１０は、コイル状炭素繊維が弾性材料に分散されてチューブ状に形成され、分散状態のコイル状炭素繊維により、表面に加えられる圧力が検出可能になっている。このため、弾力性チューブ１０は自身が圧力センサ機能を発揮することができる。従って、従来のように圧力センサを装着できなかったり、装着部分の強度が低下したり、装着された圧力センサで流体の流れが変化したりするという不具合を生ずるおそれが回避される。
【００４０】
また、弾力性チューブ１０が圧力を受けたとき、弾性材料がその圧力を吸収するとともに、弾性材料中に分散されているコイル状炭素繊維が弾性材料を介して変位する。すなわち、コイル状炭素繊維には伸縮性があり、その伸縮により電気特性であるインダクタンス（Ｌ）、静電容量（Ｃ）及び電気抵抗（Ｒ）が変化するため、それらの変化量に基づいて圧力を検出することができる。従って、弾力性チューブ１０は、圧力の検出感度に優れている。
【００４１】
・  また、弾性材料としてＪＩＳ Ｋ６３０１に規定されるＪＩＳ Ａ硬度が２０以上５０未満の樹脂を用いることにより、弾性材料は弾力性が高く、コイル状炭素繊維の変位量が大きくなるため、圧力の検出感度を向上させることができる。
【００４２】
・  さらに、弾性材料としてＪＩＳ Ｋ６３０１に規定されるＪＩＳ Ａ硬度が５０以上１００以下の樹脂を用いることにより、弾性材料は硬くなって、弾力性チューブ１０の機械的強度を向上させることができる。
【００４３】
・  加えて、弾力性チューブ１０には、一対の電極１１が内部に埋設されていることから、電極１１によって流体の流れが変化する等の不具合を回避することができる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例を挙げて、前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（弾力性チューブ１０の製造法）
コイル状炭素繊維として、コイルの直径が１〜１０μｍ、コイルの長さが９０〜３００μｍ、コイルギャップのほとんどない規則性二重コイルを用いた。弾性材料として、シリコーン樹脂とセプトン樹脂（（株）クラレ、商品名、ポリスチレン（３０%）とエラストマーの共重合体）とを用いた。この弾性材料中にコイル状炭素繊維を、添加、分散させ、弾力性チューブ１０を作製した。弾力性チューブ１０中でのコイル状炭素繊維の分散及び配向状態は、顕微鏡による深さ方向の画像処理像から判断した。弾力性チューブ１０内では、コイル状炭素繊維は３次元方向に均一に分散していたが、コイル状炭素繊維同士は相互に全く接触しておらず、パーコレーション構造を形成していなかった。
（弾力性チューブ１０の圧力センサとしての特性評価法）
弾力性チューブ１０内に長さ方向に平行に２本の銅製の電極１１（電極間距離：２．５ｍｍ）を埋め込んだ。そして、弾力性チューブ１０を透析用血液循環ポンプ（ＪＭＳ、マルチフローメーター、ＭＦ−１）に接続させ、弾力性チューブ１０内に一定圧力の純水を流した。圧力センサの特性として、水圧（応力）を加えた際の電気特性（Ｌ:インダクタンス、Ｃ:キャパシタンス、Ｒ：レジスタンス）の変化量を測定した。測定にはアジレントテクノロジー社の精密インピーダンスアナライザー、E-4991Aを用いた。
（実施例１）
コイル状炭素繊維として、規則性二重コイル（コイル長さ：９０〜１５０μｍ、コイルの直径：５μｍ、コイルの線径：２００ｎｍ）を用い、シリコーン樹脂（信越化学（株）製、ＫＥ−１０３、ＪＩＳ Ａ硬度が１６）中に１質量％添加した。これをチューブ成形機により、内径５ｍｍ、外径７ｍｍ(肉厚：１ｍｍ)、長さ１００ｍｍの弾力性チューブ１０を作製した。これを透析用血液循環ポンプに接続し、一定の水圧の純水を流し、そのときのＬＣＲパラメータ変化量を求めた。測定は５回行った。得られたＬパラメータの変化例を図２（ａ）〜（ｅ）に示す。図２（ａ）に示すように、水圧が５０ｍｍＨｇのときには約１０ｍＨ変化し、図２（ｂ）に示すように、７０ｍｍＨｇでは約２０ｍＨ、図２（ｃ）に示すように、１００ｍｍＨｇでは約３０ｍＨ、図２（ｄ）に示すように、１２０ｍｍＨｇでは約３５ｍＨ、図２（ｅ）に示すように、１５０ｍｍＨｇで約４０ｍＨ変化した。なお、各図において、太線は１回目の測定値、細線は２回目の測定値を示す。また、圧力とＬＣＲパラメータの変化量との相関関係を図３（ａ）〜（ｃ）に示す。Ｌ成分、Ｃ成分及びＲ成分とも圧力の増加とともにほぼ比例して変化した。最低検出圧力は、５ｍｍＨｇであった。
（実施例２）
弾力性チューブ１０の内径を１ｍｍ、外径を２ｍｍ、肉厚を０．５ｍｍとした以外は、実施例１と同様に実施した。ＬＣＲパラメータの変化量は、実施例１（チューブ内径：５ｍｍ）の場合よりかなり大きく、例えば、水圧が５０ｍｍＨｇのときにはＬ成分は３０ｍＨ増加した。最低検出圧力は１ｍｍＨｇであった。
（実施例３）
弾力性チューブ１０の内径を５０ｍｍ、外径を５５ｍｍ、肉厚を２．５ｍｍとした以外は、実施例１と同様に実施した。ＬＣＲパラメータの変化量は、実施例１（チューブ内径：５ｍｍ）の場合とほぼ同じで、例えば水圧が５０ｍｍＨｇのときには、Ｌ成分は１０ｍＨ増加した。最低検出圧力は２ｍｍＨｇであった。
（実施例４）
コイル状炭素繊維として、コイル長さが１５０〜３００μｍのものを用いた以外は、実施例１と同様に実施した。水圧５０ｍｍＨｇのときのＬ成分の変化量は３ｍＨ、最低検出圧力は１０ｍｍＨｇであった。
（実施例５）
原料のコイル状炭素繊維として、コイルの長さが９０μｍ以下のものを用いた以外は、実施例１と同様に実施した。水圧５０ｍｍＨｇのときのＬ成分の変化量は６ｍＨ、最低検出圧力は７ｍｍＨｇであった。図４に種々の長さのコイル状炭素繊維に対する、圧力とＬ成分変化量との相関関係を示す。コイルの長さが９０〜１５０μｍの範囲のコイルが最も高い変化量を示すことがわかった。
（実施例６）
実施例１において、コイル状炭素繊維の他に、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）を１質量％添加した。ＬＣＲパラメータは、ＶＧＣＦを添加しない場合に比べて、ほとんど変化しなかった。
(実施例７)
ＣＭＣの添加量を１０質量％とした以外は、実施例１と同様に実施した。Ｌ成分の変化量は水圧が５０ｍｍＨｇのときには３０ｍＨ増加し、７０ｍｍＨｇでは５０ｍＨ、１００ｍｍＨｇでは６５ｍＨ、１２０ｍｍＨｇでは７０ｍＨ増加した。Ｃ成分及びＲ成分も同様に圧力の増加とともにほぼ比例して増加した。最低検出圧力は、０．５ｍｍＨｇであった。
(実施例８)
伸縮性樹脂材料として、シリコーン樹脂よりかなり硬いセプトン樹脂（（株）クラレ、商品名、ポリスチレン（３０質量％）とエラストマーの共重合体）を用いた以外は、実施例１と同様に実施した。水圧５０ｍｍＨｇのときのＬ成分の変化量は１ｍＨであった。Ｃ成分及びＲ成分も同様に圧力の増加とともに増加した。最低検出圧力は２０ｍｍＨｇであった。
【００４５】
なお、前記実施形態は、次のように変更して実施することも可能である。
・  弾性材料として、硬さの異なる複数の樹脂を組合せて使用し、硬さを調整することもできる。例えば、弾力性チューブ１０の表面側が軟らかく、内部側が硬くなるようにして表面からの圧力の吸収を良くするとともに、内部で機械的強度を保持するように構成することもできる。
【００４６】
・  コイル状炭素繊維として一重巻きのコイル状炭素繊維を弾力性チューブ１０の表面側に配合し、二重巻きのコイル状炭素繊維を内部側に配合することもできる。この場合、特に弾力性チューブ１０の表面側で圧力を十分に検出することができ、検出感度を高めることができる。
【００４７】
・  コイル状炭素繊維の添加量を弾力性チューブ１０の表面側と内部側とで変えることもできる。
・  コイル状炭素繊維として、長さ、コイルの直径、線径等の異なるものを添加することもできる。
【００４８】
・  コイル状炭素繊維として一重巻きのコイル状炭素繊維と二重巻きのコイル状炭素繊維とを混合して使用することもできる。
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
【００４９】
・  前記弾性材料はシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ機能をもつ弾力性チューブ。このように構成した場合、弾性材料は弾力性が高く、コイル状炭素繊維の変位量が大きくなるため、圧力の検出感度を向上させることができる。
【００５０】
・  前記弾性材料は、エポキシ樹脂又はスチレン系エラストマーであることを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ機能をもつ弾力性チューブ。このように構成した場合、弾性材料は硬くなり、弾力性チューブは請求項１に係る発明の効果に加え、機械的強度を向上させることができる。
【００５１】
・  ＪＩＳ Ｋ７１１３に規定される引張強さが０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ未満であることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ機能をもつ弾力性チューブ。このように構成した場合、弾性材料は弾力性が高く、コイル状炭素繊維の変位量が大きくなるため、圧力の検出感度を向上させることができる。
【００５２】
・  ＪＩＳ Ｋ７１１３に規定される引張強さが１０ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ機能をもつ弾力性チューブ。このように構成した場合、弾性材料は硬くなる傾向を示し、弾力性チューブは請求項１に係る発明の効果に加え、機械的強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】（ａ）は実施形態における弾力性チューブを示す断面図、（ｂ）は（ａ）の１ｂ−１ｂ線における断面図。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、異なる圧力におけるインダクタンスの変化量と時間との関係を示すグラフ。
【図３】（ａ）はインダクタンスの変化量と圧力との関係を示すグラフ、（ｂ）は静電容量の変化量と圧力との関係を示すグラフ、（ｃ）は電気抵抗の変化量と圧力との関係を示すグラフ。
【図４】コイル状炭素繊維のコイルの長さの異なる場合について、インダクタンスの変化量と圧力との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５４】
１０…弾力性チューブ、１１…電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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