(57)【要約】【課題】使用を継続しても検出精度が低下しにくい引張センサを提供する。【解決手段】伸縮性を有する誘電体層と、前記誘電体層の一方面及び他方面のそれぞれに設けられる伸縮性を有する第１導電層及び第２導電層とを備え、前記第１導電層は、導電性糸から形成される帯状の第１電極部を備えており、５０％伸長時の前記第１電極部の抵抗変化率が２０％以下であり、伸縮に伴う前記第１導電層と前記第２導電層との間における容量変化を検出可能な短冊状の引張センサ。【選択図】図１
2019011965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸縮性を有する誘電体層と、
前記誘電体層の一方面及び他方面のそれぞれに設けられる伸縮性を有する第１導電層及び第２導電層とを備え、
前記第１導電層は、導電性糸から形成される帯状の第１電極部を備えており、
５０％伸長時の前記第１電極部の抵抗変化率が２０％以下であり、
伸縮に伴う前記第１導電層と前記第２導電層との間における容量変化を検出可能な短冊状の引張センサ。
【請求項２】
前記第２導電層は、導電性糸から形成される帯状の第２電極部を備えており、
前記第２電極部は、前記誘電体層を介して前記第１電極部に対向する位置に配置されている請求項１に記載の引張センサ。
【請求項３】
前記第１導電層は、前記第１電極部を複数備えており、前記各第１電極部は、互いに所定間隔を空けて平行に配置され、
前記第２導電層は、前記第２電極部を複数備えており、前記各第２電極部は、互いに所定間隔を空けて平行に配置され、
前記各第１電極部と前記各第２電極部とは、前記誘電体層を介して対向配置されている請求項１又は２に記載の引張センサ。
【請求項４】
前記第２導電層は、前記第１電極部の面積よりも広い面積を有する第２電極部を備えており、
前記第２電極部は、前記誘電体層を介して前記第１電極部に対向する位置に配置されている請求項１から３のいずれかに記載の引張センサ。
【請求項５】
前記第１導電層は、前記第１電極部を複数備え、前記各第１電極部は、互いに所定間隔を空けて平行に配置されており、
前記第２導電層は、前記複数の第１電極部が配置される領域の面積よりも広い面積を有する第２電極部を備えており、
前記第２電極部は、前記誘電体層を介して前記複数の第１電極部が配置される領域に対向する位置に配置されている請求項１から３のいずれかに記載の引張センサ。
【請求項６】
前記導電性糸は、絶縁被覆層により被覆されている請求項１から５のいずれかに記載の引張センサ。
【請求項７】
前記絶縁被覆層は、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ等のフッ素系樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネイト、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ホルマール（ポリビニルホルマール）、ブチラール（ポリビニルブチラール）の群から選ばれる少なくとも１つから形成される請求項１から６のいずれかに記載の引張センサ。
【請求項８】
前記誘電体層は、伸縮性の布帛を含む請求項１から７のいずれかに記載の引張センサ。
【請求項９】
前記第１電極部は、伸縮異方性を有している請求項１から８のいずれかに記載の引張センサ。
【請求項１０】
前記第１電極部は、長手方向５０％伸長時の短手方向の寸法変化率が、５％未満に構成される請求項９に記載の引張センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、引張センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から検知対象物に取り付け、当該検知対象物の伸び等の動きを検出する引張センサが多種多様に知られており、近年、特許文献１に開示されているように、導電性の繊維と非導電性の繊維を混ぜ合わせた混紡糸から成る編物又は織物として構成される引張センサが開発されつつある。
【０００３】
特許文献１に開示の引張センサは、複数の導電糸を含んで構成された編物又は織物を一方向に伸縮自在にすると共に、絶縁状態が維持されるように構成される導電糸同士の伸縮に伴う間隔変化から静電容量の変化を検出しようとするものである。このような引張センサによれば、編物又は織物の伸縮を静電容量として検出するため、導電糸に電圧は印加されても電流は流れず、この部分での消費電力はゼロとすることができ、消費電力を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１７７５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に開示されている引張センサは、織物や編物としてのみ構成されるものであることから、使用を継続して伸縮を繰り返すことによりその伸縮性が損なわれやすく、長期にわたって精度良く、検知対象物の変形状態や、作用する引張力の有無、当該引張力の値を検出することが難しいという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、使用を継続しても検出精度が低下しにくい引張センサ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】
【０００７】
本発明の上記目的は、伸縮性を有する誘電体層と、前記誘電体層の一方面及び他方面のそれぞれに設けられる伸縮性を有する第１導電層及び第２導電層とを備え、前記第１導電層は、導電性糸から形成される帯状の第１電極部を備えており、５０％伸長時の前記第１電極部の抵抗変化率が２０％以下であり、伸縮に伴う前記第１導電層と前記第２導電層との間における容量変化を検出可能な短冊状の引張センサにより達成される。
【０００８】
この引張センサにおいて、前記第１電極部は、前記導電性糸を少なくとも含む編地構造を有していることが好ましい。
【０００９】
また、前記第２導電層は、導電性糸から形成される帯状の第２電極部を備えており、前記第２電極部は、前記誘電体層を介して前記第１電極部に対向する位置に配置されていることが好ましい。
【００１０】
また、前記第１導電層は、前記第１電極部を複数備えており、前記各第１電極部は、互いに所定間隔を空けて平行に配置され、前記第２導電層は、前記第２電極部を複数備えており、前記各第２電極部は、互いに所定間隔を空けて平行に配置され、前記各第１電極部と前記各第２電極部とは、前記誘電体層を介して対向配置されていることが好ましい。
【００１１】
また、前記第２電極部は、導電性糸を少なくとも含む編地構造を有していることが好ましい。
【００１２】
また、前記第２導電層は、前記第１電極部の面積よりも広い面積を有する第２電極部を備えており、前記第２電極部は、前記誘電体層を介して前記第１電極部に対向する位置に配置されていることが好ましい。
【００１３】
また、前記第１導電層は、前記第１電極部を複数備え、前記各第１電極部は、互いに所定間隔を空けて平行に配置されており、前記第２導電層は、前記複数の第１電極部が配置される領域の面積よりも広い面積を有する第２電極部を備えており、前記第２電極部は、前記誘電体層を介して前記複数の第１電極部が配置される領域に対向する位置に配置されていることが好ましい。
【００１４】
また、前記導電性糸は、絶縁被覆層により被覆されていることが好ましい。
【００１５】
また、前記絶縁被覆層は、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ等のフッ素系樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネイト、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ホルマール（ポリビニルホルマール）、ブチラール（ポリビニルブチラールの群から選ばれる少なくとも１つから形成されることが好ましい。
【００１６】
また、前記誘電体層は、ウレタンゴムにより形成されることが好ましい。
【００１７】
また、前記誘電体層は、伸縮性の布帛を含むことが好ましい。
【００１８】
また、前記第１電極部は、伸縮異方性を有していることが好ましい。
【００１９】
また、前記第１電極部は、長手方向５０％伸長時の短手方向の寸法変化率が、５％未満に構成されることが好ましい。  
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、使用を継続しても検出精度が低下しにくい引張センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は、本発明に係る引張センサを示す概略構成平面図、（ｂ）は、そのＡ−Ａ断面を示す概略構成断面図、（ｃ）は、概略構成裏面図である。
【図２】本発明に係る引張センサが備える第１電極部や第２電極部の編地断面を示す一例であって、（ ａ ） は非伸長時であり（ ｂ ） は伸長時である。
【図３】（ａ）は、本発明に係る引張センサの変形例を示す概略構成平面図、（ｂ）は、そのＡ’−Ａ’断面を示す概略構成断面図、（ｃ）は、概略構成裏面図である。
【図４】本発明に係る引張センサの変形例を示す概略構成断面図である。
【図５】本発明に係る引張センサの変形例を示す概略構成断面図である。
【図６】（ａ）（ｂ）共に、本発明に係る引張センサの変形例を示す概略構成断面図である。
【図７】本発明に係る引張センサの変形例を示す概略構成断面図である。
【図８】（ａ）は、本発明に係る引張センサのセンササンプルＡを示す概略構成平面図、（ｂ）は、そのＡ”−Ａ”断面を示す概略構成断面図、（ｃ）は、概略構成裏面図である。
【図９】センササンプルＡの伸長率と、検出された静電容量の値との関係を示すグラフである。
【図１０】センササンプルＢの伸長率と、検出された静電容量の値との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態にかかる引張センサについて、添付図面を参照して説明する。なお、図面においては、構成の理解を容易ならしめるために部分的に拡大・縮小している。図１（ａ）は、本発明に係る引張センサ１の概略構成平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示す概略構成断面図である。また、図１（ｃ）は、（ｂ）における矢視Ｂ方向から見た概略構成裏面図である。本発明に係る引張センサ１は、例えば、生体の呼吸情報（例えば、呼吸の有無、呼吸サイクル等）や体動情報（例えば、四肢の動作に関する情報）を取得する生体センサや、物体の変形を検知する歪センサとして利用可能なセンサであり、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、短冊状の形態を有しており、誘電体層２と、当該誘電体層２の一方面及び他方面のそれぞれに設けられる第１導電層３及び第２導電層４を備えている。この引張センサ１は、誘電体層２と、当該誘電体層２を間に挟んだ第１導電層３及び第２導電層４とによりコンデンサを構成するものであり、伸縮に伴う第１導電層３と第２導電層４との間における容量変化を検出可能なセンサである。
【００２３】
誘電体層２は、伸縮性を有するように構成されており、また、第１導電層３及び第２導電層４が接触した状態であってもそれらを通電させることのない絶縁性を備えるように構成されている。この誘電体層２の電気抵抗率は、１０６Ω・ｃｍ以上、１０１８Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。また、誘電体層２の形態は、特に限定されず、シート化したフィルム状に構成してもよく、或いは、編布、織布、不織布等の布帛状に構成してもよい。
【００２４】
また、誘電体層２の材料としては、熱可塑性エラストマーを例示することができる。特に、ウレタンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、エチレン・プロピレンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレン・酢酸ビニルゴム、エピクロロヒドリンゴムの如くの各種ゴム材料が挙げられる。また、上記材料に添加剤を加えてもよい。例えば、誘電率調整、柔らかくする可塑剤、伸びやすくする添加剤等が挙げられる。なお、添加剤は誘電体層２を絶縁破壊しない材料を選択する必要がある。
【００２５】
また、誘電体層２を形成する材料として、例えば、発泡ウレタンゴムを採用し、内部に微小な空隙を備えるスポンジ状として誘電体層２を構成してもよい。このようなスポンジ状に構成することにより、引っ張り状態が解放された際に、誘電体層２が初期形態（伸長する前の形態）に戻り易くすることができる。
【００２６】
ここで、誘電体層２の厚みは、特に限定されないが、５μｍ〜１０００μｍの範囲に設定することが好ましく、１０μｍ〜７５０μｍの範囲に設定することがより好ましい。更に、２０μｍ〜５００μｍの範囲に設定することがより好ましい。このような数値範囲に設定することにより、引張によって簡単に破断されることを効果的に防止しつつ、好ましい伸縮性を得ることが可能となる。
【００２７】
第１導電層３は、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、帯状の第１電極部３１を備えると共に、第１電極部３１の両側に帯状の第１非導電部３２を備えて構成されている。第２導電層４は、第１導電層３と同一の構成を有しており、帯状の第２電極部４１を備えると共に、第２電極部４１の両側に帯状の第２非導電部４２を備えて構成されている。なお、第１導電層３が有する第１電極部３１及び第１非導電部３２の長手方向や、第２導電層４が有する第２電極部４１や第２非導電部４２の長手方向は、短冊状の引張センサ１の長手方向に沿う方向となるように設定している。また、短冊状の引張センサ１の伸長方向は特に限定されないが、少なくとも引張センサ１の長手方向に沿って伸長可能となるように構成することが好ましい。
【００２８】
このような第１導電層３は、伸縮性を有するように構成されており、例えば、第１電極部３１を構成するための導電性糸と、各第１非導電部３２を構成するための非導電性糸とを用いて製編或いは製織された生地（編織された生地）として構成することが好ましい。第２導電層４についても同様であり、第２電極部４１を構成するための導電性糸と、各第２非導電部４２を構成するための非導電性糸とを用いて製編或いは製織された生地として構成することが好ましい。本実施形態においては、編成することにより構成された編地構造を有する生地として第１導電層３（第１電極部３１及び第１非導電部３２）及び第２導電層４（第２電極部４１及び第２非導電部４２）が形成されている。なお、編地構造は特に限定されず、例えば、フライス編、スムース編、パール編、平編又はそれらの変化組織(例えば、ミラノリブや段ボールニットなど)や、トリコット編、ラッシェル編、ミラニーズ編等の各種編地構造を採用することができる。また、第１導電層３及び第２導電層４を織地として構成する場合、織地構造としては、平織、綾織、朱子織等の織り方を例示できる。なお、第１導電層３及び第２導電層４の製造方法は、上記方法に限定されず、例えば、非導電繊維によってまず生地本体を製編或いは製織した後、所定部分に導電性糸を編み込み、或いは、刺繍等して第１電極部３１（或い第２電極部４１）を形成し製造することもできる。
【００２９】
ここで、第１電極部３１や第２電極部４１を構成するための導電性糸としては、例えば、アルミ、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、錫、亜鉛、鉄、銀、金、白金、バナジウム、モリブデン、タングステン、コバルト等の純金属やそれらの合金、ステンレス、真鍮等により形成された糸状或いは細短冊状の金属線や、炭素繊維等の導電性繊維から形成した糸を使用することができる。また、合成繊維(例えば、ポリエステル繊維やナイロン繊維等)や天然繊維等を芯として、この芯に金属繊維を巻回したカバリングヤーンを導電性糸として使用してもよい。また、合成繊維や天然繊維等を芯として、この芯に湿式や乾式のコーティング、メッキ、真空成膜、その他の適宜被着法を行って金属成分を被着させた金属被着糸(メッキ糸)を導電性糸として使用することができる。芯には、モノフィラメントを採用することも可能ではあるが、モノフィラメントよりも、複数の単繊維の集合体であるマルチフィラメントや紡績糸のほうが好ましく、更にはウーリー加工糸やＳＣＹ、ＤＣＹなどのカバリング糸、毛羽加工糸などの嵩高加工糸がより好ましい。芯に被着させる金属成分には、例えばアルミ、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、錫、亜鉛、鉄、銀、金、白金、バナジウム、モリブデン、タングステン、コバルト等の純金属やそれらの合金、ステンレス、真鍮等を使用することができる。
【００３０】
導電性糸の太さは、特に限定されるものではないが、その単線一本あたりの線径は、例えば、１０〜１００μｍのものとするのが好適である。中でも１０〜５０μｍとすることで、第１導電層３や第２導電層４自体（第１電極部３１や第２電極部４１自体）のフレキシブル性と耐久性が両立しやすく、特に好ましい。
【００３１】
また、導電性糸として金属線を用いる場合、絶縁被覆層によりその表面を被覆してもよい。絶縁被覆層により被覆された金属線は、モノフィラメントでもよいし、マルチフィラメントでもよく、特に２〜９本、より好ましくは３〜７本を束ねて１本の糸条として用いるのが好ましい。このように絶縁被覆層によって金属線を被覆することにより、引張センサ１が伸縮する際の抵抗変化が小さくなり、伸縮に伴う容量変化を精度よく検出することが可能となる。また、防水性、耐久性が向上し、長期間使用可能な引張センサ１を得ることができる。
【００３２】
絶縁被覆層として使用可能な材料の具体名を挙げれば枚挙に暇がないが、その一例を列挙すれば次の通りである。すなわち、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン（ナイロン６やナイロン６６等であって、アミド結合により長く連続した鎖状の合成高分子を紡糸して繊維化したポリアミド系の合成繊維の総称）、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ等のフッ素系樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネイト、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ホルマール（ポリビニルホルマール）、ブチラール（ポリビニルブチラール）などである。なお、絶縁被覆層として使用可能な材料は、これらの樹脂種に限定されない。また、例示したような樹脂で絶縁コーティングした金属線はエナメル被覆の金属線とも呼ばれる。
【００３３】
絶縁被覆層で金属線を被覆する方法としては、溶融素材の塗布から乾燥に至る一般的な被覆法を採用すればよい。その他、金属線を芯材とし、繊維状（糸状）の絶縁被覆材（例えば、上記の絶縁被覆層として使用可能な材料から形成した糸や綿糸）をカバー材としてカバリング糸（ＳＣＹやＤＣＹ）を構成させる方法、さらには前記カバリング糸を加熱溶融して塗膜化する方法などを採用することも可能である。
【００３４】
また、絶縁被覆層により被覆された導電性糸において、絶縁被覆層を形成する材料は、半田の溶融温度（おおよそ１７０℃〜２５０℃）で溶融することに加え、柔軟性や伸縮牲を備えているものが推奨される。すなわち、絶縁被覆層には、半田の溶融温度に比べて同等以下の融点を有する熱可塑性樹脂を使用するのが好適である。半田付けが短時間で行え、しかも溶融した絶縁被覆層が確実に焼失又は収縮して半田箇所を邪魔することなく、確実な導通が得られるようにするうえでは、半田の溶融温度の範囲内において、低温域に融点があるもの（目安の一例として「１５０℃以下」を挙げることができる）が好適と言える。
【００３５】
ここで、絶縁被覆層の選出には融点だけが条件とされるものではなく、絶縁被覆層が導電性糸を被覆する厚さ等についても条件の一つとされる。例えば、絶縁被覆層の融点が高め（目安を１５０℃とした場合それを超える温度を言う）であったとしても、被覆厚が薄ければ、半田付け時に比較的容易に溶融することになるので、絶縁被覆層として使用可能となる。
【００３６】
なお、前記説明では、半田の溶融温度における目安の一例として１５０℃を挙げたが、この溶融温度は絶縁被覆層に選出する樹脂によって変動する。例えば、ポリエステルや変性ポリエステル、ポリエステル−ナイロンなどでは１５５℃とすべきであり、ホルマールでは１０５℃、ポリウレタンでは１３０℃、ポリエステルイミドでは１８０℃とするのがよい、といった具合である。
【００３７】
なお、導電性糸に伸縮性糸を混用して第１電極部３１や第２電極部４１を構成してもよい。伸縮性糸を混用することで、第１電極部３１や第２電極部４１の伸縮性を向上させることができる。また、伸縮性糸は非導電性糸であることが好ましい。伸縮性糸には、ポリウレタンやゴム系のエラストマー材料を単独で用いてもよいし、「芯」にポリウレタンやゴム系のエラストマー材料を用い、「カバー」にナイロンやポリエステルを用いたカバリング糸などを採用することができる。このようなカバリング糸を採用することで、親水性、撥水性、耐食・防食性、カラーリング等の機能を付与させることができる。また肌触りの向上や伸びの制御にも有用である。
【００３８】
ここで、静電容量の変化を正確に検出するという観点から、第１電極部３１は、０％伸長時の電気抵抗値に対する５０％伸長時の電気抵抗値の抵抗変化率（％）が、２０％以下となるように構成することが好ましく、１０％以下となるように構成することがより好ましい。更に、５％以下となるように構成することがより一層好ましい。同様に、第２電極部４１も、０％伸長時の電気抵抗値に対する５０％伸長時の電気抵抗値の抵抗変化率が、２０％以下となるように構成することが好ましく、１０％以下となるように構成することがより好ましい。更に、５％以下となるように構成することがより一層好ましい。ここで、抵抗変化率（％）は、［（５０％伸長率における電気抵抗値）−（０％伸長率時の電気抵抗値）］／（０％伸長率時の電気抵抗値）×１００％として算出される。
【００３９】
上述のように、第１電極部３１や第２電極部４１について、０％伸長時の電気抵抗値に対する５０％伸長時の電気抵抗値の抵抗変化率（％）を低く抑えるためには、導電性糸として、上述の絶縁被覆層をその外層に設ける構成を採用することが好ましい。なお、絶縁被覆層を外層に形成する場合、絶縁被覆層にて被覆される導電性糸としては、上述のような金属線に特に限定されない。例えば、上述した炭素繊維等の導電性繊維から形成した導電性糸や、合成繊維や天然繊維等を芯として、この芯に金属繊維を巻回した導電性糸、合成繊維や天然繊維等を芯として、この芯に金属成分を被着させた金属被着糸（メッキ糸）等の外層に絶縁被覆層を備えるように構成してもよい。
【００４０】
また、第１電極部３１や第２電極部４１について、０％伸長時の電気抵抗値に対する５０％伸長時の電気抵抗値の抵抗変化率（％）を低く抑えるために、図２（ａ）（ｂ）に示すような編地構造を採用することもできる。この図２（ａ）（ｂ）にて示される編地構造は、スムース編（両面編又はインターロックとも言う）であり、フライス編を２枚重ね合わせてお互いの凹凸の溝を埋め合ったような編組織であり、導電性糸１０と伸縮性糸１１とにより構成している。なお、導電性糸１０と伸縮性糸１１とが含まれていれば、その他に別種の糸を混用させることは任意である。図２（ａ）の上面側を編地表面側とし、同下面側を編地裏面側として説明すると、導電性糸１０は、編地表面側の導電性糸オールドループ１０ａと絡んで第１ループＰ１を形成し、編地裏面側へ移行する。そして編地裏面側の導電性糸オールドループ１０ｂと絡んで第２ループＰ２を形成し、以後同様に編地表面側で第３ループＰ３を形成し、編地裏面側で第４ループＰ４を形成するといったことを繰り返す。従って導電性糸１０は、編地中を表裏間方向にジグザグ状となる配置で設けられている。
【００４１】
これに対して伸縮性糸１１は、編地裏面側の伸縮性糸オールドループ１１ａと絡んで第１ループＲ１を形成し、編地表面側へ移行する。そして、編地表面側の伸縮性糸オールドループ１１ｂと絡んで第２ループＲ２を形成し、以後同様に編地裏面側で第３ループＲ３を形成し、編地表面側で第４ループＲ４を形成するといったことを繰り返す。従って伸縮性糸１１も、編地中を表裏間方向にジグザグ状となる配置で設けられている。その結果、編地中には、導電性糸１０と伸縮性糸１１とのクロス部１３がループ毎に交互配置で形成されることになる。
【００４２】
ここで、伸縮性糸１１は豊富な伸縮性を有しているのに対して導電性糸１０は殆ど伸縮しない。そのため、編地構造をその表裏面の面方向（図２の左右方向）に沿って伸長させると、クロス部１３では、伸縮性糸１１が導電性糸１０と交差することで編地の表裏面側に生じさせているクロス角θを徐々に拡大させ、鈍角となる状況を経て、次第に伸縮性糸１１だけがよく伸びてゆくようになる。次に、この伸縮性糸１１の伸びに引っ張られるようにして導電性糸１０がそのループからクロス部１３へと繰り出される挙動が生じる。また、伸長を解除すると、クロス部１３では伸縮性糸１１だけが収縮による引き締め力を生じ、この引き締め力を受けて導電性糸１０がクロス部１３からその両外側のループへと押し込める挙動が生じる。このときの伸縮性糸１１による引き締め力が、非伸縮時の編地構造において、導電性糸１０のジグザグ状配置を保形させる作用を奏することになる。
【００４３】
このように導電性糸１０は、ループからクロス部１３への繰り出しや押し込みによってループを小さくさせたり大きくさせたりするだけでありながら、伸縮性糸１１の伸縮に合わせて一緒に伸び縮みをしているかのようになり、編地構造は、図２（ｂ）に示すような伸縮性を有するものとなっている。この説明から明らかなように、導電性糸１０は実質的に伸縮するものではないので、コース方向で使用された全長は変化せず、もとよりその外径も変化しない。のみならず、導電性糸１０はコース方向に並ぶループ同士が接触することがなく、複数のコース間で絡まったり接触したりすることもなく、電気抵抗は不変となる。
【００４４】
また、第１電極部３１は、０％伸長時の単位長さ（１ｃｍ）あたりの電気抵抗値が５０Ω以下となるように構成することが好ましく、１０Ω以下となるように構成することがより好ましい。更に、５Ω以下となるように構成することがより一層好ましい。同様に、第２電極部４１は、０％伸長時の単位長さ（１ｃｍ）あたりの電気抵抗値が５０Ω以下となるように構成することが好ましく、１０Ω以下となるように構成することがより好ましい。更に、５Ω以下となるように構成することがより一層好ましい。
【００４５】
また、第１電極部３１は、伸縮異方性を有するように構成されることが好ましい。つまり、第１電極部３１は、その長手方向に伸びやすく、短手方向に伸びにくい特性を有するように構成されることが好ましい。このように、伸長に伴う第１電極部３１の短手方向の寸法変化が、長手方向に比べて小さくなるように構成する場合、第１電極部３１を長手方向に５０％伸長させた際、その短手方向の寸法変化率（０％伸長時の短手方向の寸法に対する変化率）が５％未満となるように構成することが好ましい。このような構成は、例えば、第１電極部３１を、ダブル編地として形成することにより得られる。なお、ダブル編地とは、フライス編やパール編、スムース編等の編地をいう。ダブル編地は、その厚み方向にジグザグのアコーディオン構造が形成されるため、このアコーディオン構造によって、伸縮時の第１電極部３１の短手方向の寸法変化が効果的に抑制されることになる。第２電極部４１についても同様に、伸縮異方性を有するように構成されることが好ましい。
【００４６】
第１非導電部３２や第２非導電部４２を構成するための非導電性糸には、合成繊維(例えば、ポリエステル繊維やナイロン繊維等)や天然繊維、合成繊維と伸縮性糸とを混用した素材等を使用することができる。伸縮性糸を混用することにより、第１非導電部３２や第２非導電部４２の伸縮性を向上させることができる。伸縮性糸には、例えば、ポリウレタンやゴム系のエラストマー材料を単独で用いてもよいし、「芯」にポリウレタンやゴム系のエラストマー材料を用い、「カバー」にナイロンやポリエステルを用いたカバリング糸などを採用することができる。このようなカバリング糸を採用することで、親水性、撥水性、耐食・防食性、カラーリング等の機能を付与させることができる。また肌触りの向上や伸びの制御にも有用である。また、非導電性糸には、モノフィラメントを採用することも可能ではあるが、モノフィラメントよりも、複数の単繊維の集合体であるマルチフィラメントや紡績糸のほうを好ましく用いることができる。
【００４７】
また、第１非導電部３２及び第２非導電部４２は、半田の溶融温度に対する耐熱性を備えた非導電性糸により形成されるのが好ましい。ここで、第１非導電部３２及び第２非導電部４２を形成する非導電性糸に要求される耐熱性は、溶融した半田（又は加熱状態の半田鏝）との接触によっても発火や溶損などを起こさず、また簡単に焼失しないことを言う。但し、焦げが生じる程度は許容範囲（非導電部の形成用に採用可能）とする。つまり、半田付けをすることでも形体が残る程度の耐熱性を有するものであれば、機能としては十分である。溶融した半田を第１非導電部３２及び第２非導電部４２へ浸透させない作用を補助するうえで、第１非導電部３２及び第２非導電部４２の編組織を緻密構造にする等の対策を加えるとなお一層好ましい。なお、このような第１非導電部３２及び第２非導電部４２に要求される耐熱性は、第１電極部３１や第２電極部４１との接触位置において必要とされるものであり、第１非導電部３２及び第２非導電部４２の帯幅方向全体を必ずしも同じ構成としなければならないわけではない。例えば、第１非導電部３２に関し、第１電極部３１と接触する１コース又は数コースだけに耐熱性を備えさせ、第１電極部３１とは直接的に接触しないコース部分（非導電部の帯幅方向中央部など）は一般的な編組織や一般的な素材（溶融半田に対する耐熱性を備えないもの）を採用して製編させるといったことも可能である。第２非導電部４２に関しても同様である。
【００４８】
第１非導電部３２及び第２非導電部４２を形成するのに好ましい耐熱性の非導電性糸の具体例としては、綿やウール等をはじめとする各種天然繊維の他、ガラス繊維、セラミック繊維、炭素繊維、更には種々様々な合成繊維（例えば、アラミド繊維、フェノール繊維、ＰＢＯ、ポリアリレート、ポリイミド、メラミン、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＴＦＥ、セルロース繊維（難燃加工）、ナイロン（難燃加工）、アクリル系繊維など）等を例示することができる。
【００４９】
上記のように構成される第１導電層３及び第２導電層４は、誘電体層２にヒートプレス等されて一体的に固定されている。誘電体層２をウレタンゴム等の熱可塑性エラストマーから形成する場合、ヒートプレス時の熱により溶融した誘電体層形成材料が、第１導電層３や第２導電層４の生地内（編目や繊維同士の隙間）に進入して固化するため、第１導電層３及び第２導電層４は強固に誘電体層２に固定されることになる。ここで、第１導電層３が備える第１電極部３１と、第２導電層４が備える第２電極部４１とは、図１（ｂ）に示すように、誘電体層２を介して対向配置されて構成されている。このように、誘電体層２を介して第１電極部３１及び第２電極部４１を対向配置するように構成することにより、引張センサ１の伸縮に伴う第１導電層３と第２導電層４との間における容量変化の情報にノイズが侵入することを効果的に抑制することができ、引張センサ１の検出精度を向上させることが可能となる。
【００５０】
このような構成の引張センサ１の作動について以下説明する。まず、第１導電層３及び第２導電層４がそれぞれ備える第１電極部３１及び第２電極部４１の個々に電圧を印加する。この状態において、例えば、長手方向に引張センサ１が伸長すると、第１電極部３１及び第２電極部４１の間隔が小さくなり、第１電極部３１と第２電極部４１との間の静電容量は大きくなる。また、伸長することにより引張センサ１の面積も増大することになり、第１電極部３１と第２電極部４１との間の静電容量は大きくなる。次に、伸長状態を解除し引張センサ１が縮むと（伸長率が０％の状態）、第１電極部３１及び第２電極部４１の間隔が大きくなると共に、引張センサ１の面積も小さくなる為、第１電極部３１と第２電極部４１との間の静電容量は小さくなる。つまり、引張センサ１によって検知対象物の変形を検知する際、検出される静電容量が大きくなったときは、変形が大きくなったと検知することができる。より具体的に説明すると、例えば、人が着用している上着の肘部分や膝部分に引張センサ１を取り付けた場合、腕や脚の屈曲により、引張センサ１が伸長して検出される静電容量の値が大きく変化する。この時の静電容量の値を検出することによって、人体の肘や膝の動きを明確に検出することができる。また、例えば、人が着用している上着の胸部分や腹部分に引張センサ１を取り付けることにより、或いは、胸回りや胴回りに巻回するようにして引張センサ１を取り付けることにより、着用者の呼吸動作による体格変動に基づいて引張センサ１が伸縮する、この伸縮に伴う静電容量の変化を検出することによって、着用者が呼吸をしているか否か、呼吸サイクルが速いか遅いかといった情報を取得することができる。
【００５１】
本発明における引張センサ１は、上述のように、伸長及び収縮に伴う第１電極部３１及び第２電極部４１の間隔の変化に加えて、引張センサ１の面積の変化に基づいて静電容量の変化を検出できるように構成されているため、静電容量の変化について検出感度を向上させることが可能となる。また、第１導電層３及び第２導電層４の間に伸縮性を有する誘電体層２を備えるように構成しているため、伸長状態から伸長前の状態（伸長率が０％の状態）に戻りやすいという特性を有すると共に、使用を継続して伸縮が繰り返されても、その伸縮性が損なわれにくいという効果を奏する。更に、誘電体層２が介在していることによって、第１電極部３１や第２電極部４１を形成する導電性糸が破断等してしまう程に、第１導電層３や第２導電層４が限度を超えて伸長することを効果的に抑制することが可能となる。
【００５２】
また、本発明に係る引張センサ１は、５０％伸長時の第１電極部３１の抵抗変化率が２０％以下となるように構成され、同様に、５０％伸長時の第２電極部４１の抵抗変化率が２０％以下となるように構成されているため、検出される静電容量の変化を精度よく捉えることが可能となる。また、第１電極部３１の単位長さ（１ｃｍ）あたりの電気抵抗値が５０Ω以下となるように構成されており、同様に、第２電極部４１の単位長さ（１ｃｍ）あたりの電気抵抗値が５０Ω以下となるように構成されているため、検出される静電容量の変化をより一層精度よく捉えることが可能となる。
【００５３】
また、第１電極部３１及び第２電極部４１は、編地構造を備えるように構成されているため、引張センサ１の伸長によって、第１電極部３１や第２電極部４１を形成する導電性糸が破断しにくい構造とすることが可能となる。
【００５４】
ここで、編地構造を備えるように構成される第１電極部３１及び第２電極部４１は、平編等のシングル編地で構成される場合よりも、例えば、フライス編やパール編、スムース編等のダブル編地として構成される場合の方が、より一層高精度で静電容量の変化を検出することが可能となる。ダブル編地の場合、厚み方向にジグザグのアコーディオン構造が形成されるため、第１電極部３１及び第２電極部４１の短手方向の寸法変化が効果的に抑制され、伸長に伴う第１電極部３１及び第２電極部４１の面積増加比率を略一定とすることが可能となる結果、高精度で静電容量の変化を検出することができる。
【００５５】
以上、本発明の一実施形態に係る引張センサ１について説明したが、引張センサ１の具体的構成は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態においては、第１電極部３１及び第２電極部４１を、図１（ａ）（ｃ）に示すように、短冊状の引張センサ１の長手方向に沿って伸びる直線状の帯状に構成しているが、第１電極部３１及び第２電極部４１の具体的形態については特に限定されず、例えば、平面視において、引張センサ１の長手方向に沿って伸びる波型状やジグザグ状等、種々の形態として構成することができる。
【００５６】
また、上記実施形態においては、第１導電層３が、第１非導電部３２を備えるように構成されているが、この第１非導電部３２を省略し、第１電極部３１のみにより第１導電層３を構成してもよい。同様に、第２電極部４１のみにより第２導電層４を構成してもよい。
【００５７】
また、第１導電層３や第２導電層４の露出面（誘電体層２に接していない側の面）の表面を被覆する被覆層を設けるように構成してもよい。このような被覆層を設けることにより、第１電極部３１や第２電極部４１を保護することができ、引張センサ１の耐久性を向上させることができる。なお、被覆層は、第１導電層３側、或いは、第２導電層４側の一方のみに設けてもよい。被覆層を形成する材料としては、例えば、上述の誘電体層２を形成する材料や、伸縮性を有する布生地等を用いることができる。
【００５８】
また、上記実施形態においては、第１導電層３及び第２導電層４は、図１に示すように、それぞれ、単一の第１電極部３１及び複数の第２電極部４１を備えるように構成しているが、第１電極部３１や第２電極部４１の数は、特に限定されず、例えば、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、誘電体層２を介して、その両面側に複数の第１電極部３１及び複数の第２電極部４１を配設するようにして、引張センサ１を構成してもよい。図３に示す構成においては、各第１電極部３１は、互いに所定間隔を空けて平行となるように配置されており、各第２電極部４１も同様に、互いに所定間隔を空けて平行となるように配置されている。なお、各第１電極部３１同士の間には、第１非導電部３２が配置されており、各第２電極部４１同士の間には、第２非導電部４２が配置されている。また、このような構成を採用する場合、各第１電極部３１と各第２電極部４１とは、誘電体層２を介して対向する位置に配置するように構成することが好ましい。なお、図３（ａ）は、引張センサ１の概略構成平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ’−Ａ’断面を示す概略構成断面図である。また、図３（ｃ）は、概略構成裏面図である。
【００５９】
また、図３に示す構成においては、複数の第１電極部３１の集合体を一つの電極として構成するために、各第１電極部３１の一方側の端部同士を短絡させると共に、各第１電極部３１の他方側の端部同士を短絡させて構成してもよく、同様に、複数の第２電極部４１の集合体を一つの電極として構成するために、各第２電極部４１の一方側の端部同士を短絡させると共に、各第１電極部３１の他方側の端部同士を短絡させて構成してもよい。
【００６０】
また、図３に示す構成においては、誘電体層２を介して対向配置される各第１電極部３１及び各第２電極部４１のそれぞれの組み合わせ（第１電極部３１ａと第２電極部４１ａとの組み合わせ、第１電極部３１ｂと第２電極部４１ｂとの組み合わせ、第１電極部３１ｃと第２電極部４１ｃと組み合わせ）を独立したコンデンサとして構成してもよい。このような構成を採用する場合、引張センサ１は、その長手方向の引っ張りを検出できるだけでなく、長手方向を軸とする捻じりも検出することが可能となる。具体的に説明すると、引張センサ１に対して、その長手方向を軸として捻じりを加えた場合、引張センサ１の中央部は、側縁部よりも大きく変形することから、中央に配置される第１電極部３１ｂと第２電極部４１ｂとで構成されるコンデンサにて検出される容量変化の値と、側縁部に配置される第１電極部３１ａ（３１ｃ）と第２電極部４１ａ（４１ｃ）とで構成されるコンデンサにて検出される容量変化の値との間に差が生じる。この差を検出することにより、引張センサ１に対して捻じりが加えられてか否かを判別することが可能となる。
【００６１】
また、上記実施形態においては、第１電極部３１及び第２電極部４１の幅（長手方向に対して垂直な方向の寸法）を同一寸法となるように構成されているが、このような構成に特に限定されない。例えば、図４の概略構成断面図に示すように、第２電極部４１の幅を第１電極部３１の幅よりも大きくする等して、平面視における第２電極部４１の面積が、第１電極部３１の面積よりも広い面積を有するように構成し、第２電極部４１が、誘電体層２を介して第１電極部３１に対向する位置に配置してもよい。つまり、仮想的に第１電極部３１を第２導電層４に投影した場合に、当該第１電極部３１が、第２電極部４１形成領域内に配置されるように、第１電極部３１及び第２電極部４１を構成してもよい。このような構成を採用することにより、例えば、第２導電層４が人体側となるように、衣服等に引張センサ１を取り付けるような場合に、第２電極部４１がシールドの役割を発揮して、人体と第１電極部３１との間での容量結合が発生することを効果的に抑制することが可能となる。また、図１に示すような構成では、第１電極部３１と第２電極部４１とが誘電体層２を介して対向配置されるように、第１導電層３と第２導電層４との位置決めを精度よく行う必要があるが、図４に示すように、第２電極部４１の面積が、第１電極部３１の面積よりも広い面積を有するように構成する場合、誘電体層２に対する第１導電層３及び第２導電層４の位置合わせを厳格に行う必要が無くなり、効率よく引張センサ１を製造することが可能となる。
【００６２】
また、複数の第１電極部３１を第１導電層３が備える様な構成を採用する場合、図５の概略構成断面図に示すように、複数の第１電極部３１が配置される領域の面積よりも広い面積を有するように第２電極部４１を構成し、当該第２電極部４１が、誘電体層２を介して複数の第１電極部３１が配置される領域に対向する位置に配置するように構成してもよい。つまり、仮想的に複数の第１電極部３１の全てを第２導電層４に投影した場合に、当該複数の第１電極部３１の全てが、単一の第２電極部４１と重なり合うように、各第１電極部３１及び第２電極部４１を構成してもよい。このような構成を採用することにより、上記と同様に、例えば、第２導電層４が人体側となるように、衣服等に引張センサ１を取り付けるような場合に、第２電極部４１がシールドの役割を発揮して、人体と各第１電極部３１との間での容量結合が発生することを効果的に抑制することが可能となる。また、図３に示すような構成では、各第１電極部３１と各第２電極部４１とが、誘電体層２を介して対向配置されるように、第１導電層３と第２導電層４との位置決めを精度よく行う必要があるが、平面視における第２電極部４１の面積が、複数の第１電極部３１が配置される領域の面積よりも大きくなるように構成することにより、誘電体層２に対する第１導電層３及び第２導電層４の位置合わせを厳格に行う必要が無くなり、効率よく引張センサ１を製造することが可能となる。
【００６３】
また、上記実施形態においては、第１導電層３及び第２導電層４の両方を、導電性糸と非導電性糸とを用いて製編或いは製織された生地として構成しているが、このような構成に特に限定されず、例えば、図６（ａ）や（ｂ）の概略構成断面図に示すように、第２導電層４として、エラストマー基材５の一方面に第２電極部４１を印刷により形成した構造を採用してもよい。ここで、図６（ａ）は、第１電極部３１及び第２電極部４１を単一構成とし、第２電極部４１の幅を第１電極部３１の幅と同一寸法に形成した構造を示しており、図６（ｂ）は、複数の第１電極部３１が配置される領域の面積よりも広い面積を有するように単一の第２電極部４１を形成した構造を示している。
【００６４】
エラストマー基材５の材料としては、誘電体層２を形成する上述の材料を用いることができる。また、印刷形成される第２電極部４１を構成する導電性材料としては、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウイスカー、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイルの如くの各種カーボン材料、金、白金、パラジウム、ルテニウム、銀、鉄、コバルト、ニッケル、銅、チタンの如くの各種金属材料、導電性高分子材料が挙げられる。これら材料の粉末を有機溶媒や樹脂バインダと混練して作製した導電性のスラリーをエラストマー基材５上に塗布乾燥して形成しても良く、また、プラズマＣＶＤ法、イオンスパッタ被覆法、真空蒸着法、スクリーン印刷などで形成してもよい。なお、印刷形成される第２電極部４１は、引張センサ１の伸縮に対してスムーズに追従できるような柔軟性を有することが好ましいため、上述の導電性材料と樹脂バインダとが混練された高分子材料や、導電性高分子材料を用いて形成することがより好ましい。
【００６５】
また、上記実施形態においては、誘電体層２をウレタンゴム等の熱可塑性エラストマーから形成し、ヒートプレス時の熱により溶融した熱可塑性エラストマー（誘電体層形成材料）を介して、第１導電層３や第２導電層４が、誘電体層２に固定される構成について説明したが、このような構成に特に限定されず、例えば、図７の断面図に示すように、接着層６を介して、誘電体層２に第１導電層３及び第２導電層４を貼り合わせて引張センサ１を構成してもよい。ここで、接着層６を形成する接着剤としては、アクリル系やエポキシ系などの一般的な接着剤を用いることができる。
【００６６】
また、上記実施形態においては、誘電体層２を構成する材料として、熱可塑性エラストマーを例示しているが、このような材料に特に限定されず、例えば、誘電体層２が、伸縮性を有する布帛（生地）を含むように構成してもよい。布帛を含むように誘電体層２を構成する場合、上記図７に示すように、接着層を介して布帛の両面にそれぞれ第１導電層３及び第２導電層４を配置固定することにより、引張センサ１を形成することができる。ここで、伸縮性を有する布帛としては、ウエストバンドやサポーター、Ｔシャツ用等の伸縮性生地を例示することができる。なお、布帛は、伸縮異方性を有するように構成されることが好ましい。つまり、布帛を含むように構成した誘電体層２は、その長手方向に伸びやすく、短手方向に伸びにくい特性を有するように構成されることが好ましい。
【００６７】
本発明の発明者らは、本発明に係る引張センサ１のサンプル（センササンプルＡ及びセンササンプルＢ）を作成して、伸長させた際の性能評価を行ったので、以下、説明する。なお、センササンプルＡは、エナメル被覆された金属線を導電性糸として採用して、第１電極部３１及び第２電極部４１を形成したものであり、センササンプルＢは、銀メッキ糸を導電性糸として採用して、第１電極部３１及び第２電極部４１を形成したものである。
【００６８】
まず、センササンプルＡについて以下説明する。このセンササンプルＡは、図８に示すような構造を有している。つまり、４本の第１電極部３１が互いに平行となるように配置された第１導電層３と、４本の第２電極部４１が互いに平行となるように配置された第２導電層４と、第１導電層３及び第２導電層４の間に介在される誘電体層２とを備える構造を有している。なお、図８（ａ）は、センササンプルＡの概略構成平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ”−Ａ”断面を示す概略構成断面図である。また、図８（ｃ）は、概略構成裏面図である。
【００６９】
第１導電層３及び第２導電層４のそれぞれは、その組織が、フライス編み構造を備えるように構成されている。より具体的には、３２の給糸口からなる３２コースを１単位として帯状に編成されて形成されている（３２コースからなる編組織中に４本の第１電極部３１（第２電極部４１）が含まれるように編成されている）。編成後、編地は製造段階で通常行われる熱セット工程を経てサンプル１に係る第１導電層３及び第２導電層４が形成されている。ここで、３２の給糸口からそれぞれ供給される糸の詳細を表１に示す。
【００７０】
【表１】
2019011965.tif 000003
上記表１に示すように、給糸口番号：５〜８、１２〜１５、１９〜２２、２６〜２９の各組からは導電性糸が供給されており、また、これら導電性糸が供給される給糸口番号の各組同士の間に、非導電性糸が供給される給仕口番号：９〜１１、１６〜１８、２３〜２５の各組を備えるようにして第１導電層３（第２導電層４）が編成されているため、導電性糸を含む互いに独立した４本の帯状（ライン状）の第１電極部３１（第２電極部４１）が、互いに平行な状態を維持して帯状の第１導電層３（第２導電層４）が編成される。なお、形成された第１導電層３及び第２導電層４は、長さが７５ｍｍ、幅が１０ｍｍ、厚みが０．８５ｍｍの短冊状である（１本の第１電極部３１（第２電極部４１）の幅は、１．２ｍｍとなるように形成されている）。また、第１導電層３においては、複数の第１電極部３１の集合体を一つの電極として構成するために、各第１電極部３１の一方側の端部同士を短絡させると共に、各第１電極部３１の他方側の端部同士を短絡させている。第２導電層４についても同様である。
【００７１】
また、誘電体層２として、日本マタイ株式会社製のエスマーＵＲＳ＃１０（熱可塑性エラストマーフィルム、厚み：１００μｍ）を用い、該フィルム（誘電体層２）の両面に、上述の第１導電層３及び第２導電層４を貼り合わせ温度１８０℃にて接着し、センササンプルＡを形成した。
【００７２】
作成したセンササンプルＡをチャック付きスタンドで挟んだうえ、第１導電層３（第１電極部３１）及び第２導電層４（第２電極部４１）のそれぞれに電圧を印加しつつ、スタンドを移動させて伸張させ、該伸長に伴う静電容量の変化を測定した。なお、伸長に伴う静電容量値の測定は、合計２回行った。
【００７３】
引張センサ１に係るセンササンプルＡの伸長率と、検出された静電容量の値との関係を表２、及び図９に示す。ここで、表２に示す静電容量の値は、２回行った測定結果の平均値である。この表２及び図９の結果から、センササンプルＡは、伸縮に対して高精度且つ高感度で静電容量の変化を検知できることが分かる。特に、その伸長に伴って線型的に静電容量の値が増加する特性を有していることから、極めて高精度で検知対象物の変形状態や引張力を検知・測定することができることが分かる。
【００７４】
【表２】
2019011965.tif 000004
【００７５】
次に、センササンプルＢについて説明する。このセンササンプルＢは、第１導電層３を第１電極部３１のみから構成すると共に、第２導電層４も第２電極部４１のみから構成する態様とした。第１電極部３１及び第２電極部４１のそれぞれは、同様にして形成されており、銀メッキ糸をフライス編みすることにより形成されている。なお、第１導電層３（第１電極部３１）及び第２導電層４（第２電極部４１）は、長さが１００ｍｍ、幅が１０ｍｍ、厚みが０．８５ｍｍの短冊状に形成されている。
【００７６】
また、誘電体層２として、非導電性糸から形成されたベアフライス生地（厚み：０．５ｍｍ）を用い、該生地（誘電体層２）の両面に、上述の第１導電層３及び第２導電層４を接着し、センササンプルＢを形成した。
【００７７】
作成した短冊状のセンササンプルＢをチャック付きスタンドで挟んだうえ、第１導電層３（第１電極部３１）及び第２導電層４（第２電極部４１）のそれぞれに電圧を印加しつつ、スタンドを移動させて伸張させ、該伸長に伴う静電容量の変化を測定した。なお、伸長に伴う静電容量値の測定は、合計２回行った。
【００７８】
センササンプルＢの伸長率と、検出された静電容量の値との関係を表３及び図１０に示す。ここで、表３に示す静電容量の値は、２回行った測定結果の平均値である。この表３及び図１０の結果から、センササンプルＢもセンササンプルＡと同様に、伸縮に対して高精度且つ高感度で静電容量の変化を検知できることが分かる。また、このセンササンプルＢも、その伸長に伴って線型的に静電容量の値が増加する特性を有していることから、極めて高精度で検知対象物の変形状態や引張力を検知・測定することができることが分かる。
【００７９】
【表３】
2019011965.tif 000005
【００８０】
また、発明者らは、第１電極部３１（第２電極部４１）の伸長に伴う抵抗変化率を確認するため、電極部サンプルＡ及び電極部サンプルＢを作成し、当該各サンプルについて伸長に伴う抵抗変化率を測定した。以下、この測定結果について説明する。
【００８１】
まず、伸長に伴う抵抗変化率の測定試験に供される電極部サンプルＡとして、表１に記載の糸使いで編成したもの（上記センササンプルＡに対応する編地）を作成し、当該編地が備える４本の電極部（第１電極部３１或いは第２電極部４１）の内、一つを選択し、伸長に伴う抵抗変化率を測定した。この電極部サンプルＡは、長さが１００ｍｍ、幅が１．２ｍｍ、厚みが０．８５ｍｍの形態を有している。測定方法は、チャック付きスタンドでサンプルを挟みつつ、該スタンドを移動させて所定の伸長率まで伸張させ、サンプルの両端間の電気抵抗値を計測し、計測した電気抵抗値から抵抗変化率を算出した。なお、電気抵抗値の測定は、合計４回行った。
【００８２】
電極部サンプル１の伸長率と、計測された電気抵抗値との関係を表４に示す。また、表５に、電極部サンプルＡの伸長率と、抵抗変化率との関係を示す。ここで、抵抗変化率は、［（各伸長率における電気抵抗値）−（０％伸長率時の電気抵抗値）］／（０％伸長率時の電気抵抗値）×１００％として算出している。
【００８３】
【表４】
2019011965.tif 000006
【００８４】
【表５】
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【００８５】
表４の結果から、電極部サンプルＡは、０％伸長時の単位長さ（１ｃｍ）あたりの電気抵抗値が０．０５Ω程度と低いものであることが分かる。また、表５に示すように、１００％伸長率以下の範囲において、０％伸長時の電気抵抗値に対する抵抗変化率（％）が、略０（ゼロ）％となっており、伸長に伴って、その電気抵抗値が変化しないことが分かる。このことから、絶縁被覆層を表面に有する導電性糸を用いて第１電極部３１（第２電極部４１）を構成する場合、インピーダンスにおける抵抗変化が極めて小さく、静電容量の変化を正確に検出できることが分かる。ここで、表４および表５の結果は、上述のように表１に記載の糸使いで編成したもの（上記センササンプルＡに対応する編地）を作成し、当該編地が備える４本の電極部（第１電極部３１或いは第２電極部４１）の内、一つを電極部サンプルＡとして選択して、抵抗変化率を測定したものであるが、仮に、４本の電極部の集合体を一つの電極として構成するために、各電極部の一方側の端部同士を短絡させると共に、各電極部の他方側の端部同士を短絡させたような場合、表４に示される電気抵抗値の値は、１／４の値となり、０％伸長時の単位長さ（１ｃｍ）あたりの電気抵抗値が０．０１Ω程度となる。また、伸長に伴う抵抗変化率は、４本でも１本でも表５に示す結果と同様の結果になる。   
【００８６】
次に、抵抗変化率の確認試験に供される電極部サンプルＢとして、上述のセンササンプルＢが有する第１導電層３と同一のものを採用し、当該電極部サンプルＢについて、伸長時の抵抗変化率を測定した。測定方法は、チャック付きスタンドでサンプルを挟みつつ、該スタンドを移動させて所定の伸長率まで伸張させ、サンプルの両端間の電気抵抗値を計測し、計測した電気抵抗値から抵抗変化率を算出した。なお、電気抵抗値の測定は、合計４回行った。
【００８７】
電極部サンプルＢの伸長率と、計測された電気抵抗値との関係を表６に示す。また、表７に、電極部サンプルＢの伸長率と、抵抗変化率との関係を示す。ここで、抵抗変化率は、［（各伸長率における電気抵抗値）−（０％伸長率時の電気抵抗値）］／（０％伸長率時の電気抵抗値）×１００％として算出している。
【００８８】
【表６】
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【００８９】
【表７】
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【００９０】
表６の結果から、電極部サンプルＢは、０％伸長時の単位長さ（１ｃｍ）あたりの電気抵抗値が０．３Ω以下と低いものであることが分かる。また、表７に示すように、６０％伸長率以下の範囲において、０％伸長時の電気抵抗値に対する抵抗変化率（％）が、２０％以下となっており、伸長に伴う電気抵抗値の変化が小さいことが分かる。このことから、メッキ糸を用いて第１電極部３１（第２電極部４１）を構成する場合であっても、インピーダンスにおける抵抗変化が小さく、静電容量の変化を正確に検出することができることが分かる。
【００９１】
また、表６及び表７の結果から、電極部サンプルＢは、０％伸長（初期状態）から１０％伸長の間で、電気抵抗値が上昇し、その後、１０％伸長から６０％伸長の間では、電気抵抗値が略一定となることが分かる。０％伸長（初期状態）から１０％伸長の間で電気抵抗値が上昇する理由としては、０％伸長時における銀メッキ糸同士の接触状態（伸長していない銀メッキ糸同士の接触状態）と、引張力が僅かでも付加された際の銀メッキ糸同士の接触状態が大きく変化することが考えられる。これに対し、絶縁被覆層を有する電極部サンプルＡにおいては、電極部サンプルＢのように、引張力を付加した直後の電気抵抗値上昇が認められないため、第１電極部３１（第２電極部４１）を構成する導電性糸としては、その表面に絶縁被覆層を設けることがより好ましいことが分かる。
【符号の説明】
【００９２】
１  引張センサ
２  誘電体層
３  第１導電層
３１  第１電極部
３２  第１非導電部
４  第２導電層
４１  第２電極部
４２  第２非導電部
５  エラストマー基材
６  接着層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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