(57)【要約】  本発明は、面方向における伸縮性を有しており、被測定体の伸びに対して円滑に追従して被測定体の動きを正確に測定することができると共に、被測定体における圧電センサの配設面の面方向の動きも検出することができる圧電センサを提供する。本発明の圧電センサは、多孔質合成樹脂シートを含有する圧電シートと、上記圧電シートの一面に積層され且つ導電性微粒子及び伸縮性を有する結着樹脂を含むシグナル電極層と、上記圧電シートの他面に積層され且つ導電性微粒子及び伸縮性を有する結着樹脂を含むグランド電極層とを有することを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質合成樹脂シートを含有する圧電シートと、上記圧電シートの一面に積層され且つ導電性微粒子及び伸縮性を有する結着樹脂を含むシグナル電極層と、上記圧電シートの他面に積層され且つ導電性微粒子及び伸縮性を有する結着樹脂を含むグランド電極層とを有することを特徴とする圧電センサ。
【請求項２】
シグナル電極層及び／又はグランド電極層は、伸縮性合成樹脂シートに担持されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電センサ。
【請求項３】
伸縮性合成樹脂シートは、熱可塑性エラストマーシート又はゴムシートを含有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電シートは絶縁性の高分子材料に電荷を注入することにより、内部に永久帯電を付与した材料である。【０００３】
圧電シートを用いた圧電センサとしては、特許文献１に、圧電シートと、上記圧電シートの第一の面に積層一体化され且つ第一切欠き部を有する第一グランド電極と、上記圧電シートの第二の面に積層一体化され且つ第三切欠き部を有するシグナル電極と、上記シグナル電極上に上記シグナル電極と電気的に絶縁された状態で積層一体化され且つ第二切欠き部を有する第二グランド電極とを有し、上記シグナル電極、上記第一グランド電極及び第二グランド電極の上記切欠き部同士が少なくとも一部において上記圧電シートの厚み方向に互いに重なり合っており、上記シグナル電極、上記第一グランド電極及び第二グランド電極の上記切欠き部同士が上記圧電シートの厚み方向に互いに重なり合った部分から露出した上記圧電シートの部分を露出部としている圧電センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１０／１０１０８４
【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、特許文献１の圧電センサを構成している圧電体は、シグナル電極及びグランド電極を担持させている絶縁フィルムがポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートなどの樹脂フィルムが用いられている。【０００６】
従って、特許文献１の圧電センサは、面方向における伸縮性がなく、伸びに対する追従性がないため、例えば、人体の皮膚表面に貼り付けて用いられるウエアラブル用途に用いることができないという問題点を有している。【０００７】
本発明は、面方向の伸縮性を有しており、被測定体の伸びに対して円滑に追従して被測定体の動きを正確に測定することができると共に、被測定体における圧電センサの配設面の面方向の動きも検出することができる圧電センサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の圧電センサは、多孔質合成樹脂シートを含有する圧電シートと、上記圧電シートの一面に積層され且つ導電性微粒子及び伸縮性を有する結着樹脂を含むシグナル電極層と、上記圧電シートの他面に積層され且つ導電性微粒子及び伸縮性を有する結着樹脂を含むグランド電極層とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の圧電センサは、上述の如き構成を有しているので、面方向に伸縮性を有している。本発明の圧電センサは、動きが検出される対象物（以下「被測定体」という）の圧電センサの配設面が面方向に伸縮するような場合にあっても、被測定体の伸縮に円滑に追従し、被測定体に対して優れた密着性を維持し、被測定体の動きを正確に測定することができる（伸縮追従性）。【００１０】
更に、本発明の圧電センサは、被測定体における圧電センサの配設面の面方向の動きも検出することができる（伸縮検出性）。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の圧電センサを示した断面図である。
【図２】本発明の圧電センサの他の一例を示した断面図である。
【図３】本発明の圧電センサの他の一例を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の圧電センサの一例を図面を参照しながら説明する。圧電センサＡは、図１に示したように、多孔質合成樹脂シートを含有する圧電シート１を有している。多孔質合成樹脂シートを構成している合成樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系樹脂、ポリ乳酸、液晶樹脂、ポリテトラフルオロエチレンを含む不織布の積層シートなどが挙げられ、ポリオレフィン系樹脂を含むことが好ましく、ポリプロピレン系樹脂を含むことがより好ましい。
【００１３】
合成樹脂は絶縁性に優れていることが好ましく、合成樹脂としては、ＪＩＳ  Ｋ６９１１に準拠して印可電圧５００Ｖにて電圧印可１分後の体積固有抵抗値（以下、単に「体積固有抵抗値」という）が１．０×１０10Ω・ｍ以上である合成樹脂が好ましい。
【００１４】
合成樹脂の上記体積固有抵抗値は、圧電シートがより優れた圧電性を有することから、１．０×１０12Ω・ｍ以上が好ましく、１．０×１０14Ω・ｍ以上がより好ましい。
【００１５】
ポリエチレン系樹脂としては、エチレン単独重合体、又は、エチレン成分を５０質量％を超えて含有するエチレンと少なくとも１種の炭素数が３〜２０のα―オレフィンとの共重合体を挙げることができる。エチレン単独重合体としては、高圧下でラジカル重合させた低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中低圧で触媒存在下で重合させた中低圧法高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などを挙げることができる。エチレンとα−オレフィンを共重合させることで直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）を得ることができ、α―オレフィンとしては、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、１−エイコセンなどが挙げられ、炭素数が４〜１０のα−オレフィンが好ましい。なお、直鎖状低密度ポリエチレン中におけるα−オレフィンの含有量は通常、１〜１５質量％である。
【００１６】
ポリプロピレン系樹脂としては、プロピレン成分を５０質量％を超えて含有しておれば、特に限定されず、例えば、プロピレン単独重合体（ホモポリプロピレン）、プロピレンと少なくとも１種のプロピレン以外の炭素数が２０以下のオレフィンとの共重合体などが挙げられる。なお、ポリプロピレン系樹脂は単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。又、プロピレンと少なくとも１種のプロピレン以外の炭素数が２０以下のオレフィンとの共重合体は、ブロック共重合体、ランダム共重合体の何れであってもよい。
【００１７】
なお、プロピレンと共重合されるα−オレフィンとしては、例えば、エチレン、１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、１−エイコセンなどが挙げられる。
【００１８】
多孔質合成樹脂シートの発泡倍率は１．５〜１５倍が好ましく、２〜１０倍がより好ましく、２〜８倍が特に好ましく、３〜７倍が最も好ましい。多孔質合成樹脂シートの発泡倍率が１．５倍以上であると、圧電シートの面方向における伸縮性に優れ、伸縮追従性及び伸縮検出性が向上し好ましい。多孔質合成樹脂シートの発泡倍率が１５倍以下であると、圧電センサの機械的強度が向上し、或いは、気泡径が小さくなり圧電シートの圧電性が安定し、伸縮追従性及び伸縮検出性が向上して好ましい。なお、多孔質合成樹脂シートの発泡倍率は、多孔質合成樹脂シートを構成している合成樹脂全体の密度を多孔質合成樹脂シートの密度で除した値をいう。
【００１９】
多孔質合成樹脂シートの気孔率は、３０％以上が好ましく、４５％以上がより好ましく、６０％以上が特に好ましい。多孔質合成樹脂シートの気孔率は、９５％以下が好ましく、９３％以下がより好ましく、９０％以下が特に好ましい。多孔質合成樹脂シートの気孔率が３０％以上であると、圧電シートの面方向における伸縮性に優れ、伸縮追従性及び伸縮検出性が向上し好ましい。多孔質合成樹脂シートの気孔率が９５％以下であると、圧電センサの機械的強度が向上し、或いは、気泡径が小さくなり圧電シートの圧電性が安定し、伸縮追従性及び伸縮検出性が向上して好ましい。なお、多孔質合成樹脂シートの気孔率は、多孔質合成樹脂シート中の気孔の全体積を多孔質合成樹脂シートの見掛け体積で除した値に１００を乗じた値をいう。
【００２０】
多孔質合成樹脂シートの厚みは、１０〜３００μｍが好ましく、３０〜２００μｍがより好ましい。多孔質合成樹脂シートの厚みが１０μｍ以上であると、圧電シートの機械的強度が向上する。多孔質合成樹脂シートの厚みが３００μｍ以下であると、圧電シートの圧電性が安定し好ましい。
【００２１】
圧電シート１の伸縮率は０．５％以上が好ましく、１％以上がより好ましく、１．５％以上が特に好ましく、１．８％以上が最も特に好ましい。圧電シートの伸縮率は３０％以下が好ましく、２０％以下がより好ましく、１０％以下が特に好ましく、７％以下が最も好ましい。圧電シート１の伸縮率が０．５％以上であると、伸縮追従性及び伸縮検出性が向上し好ましい。圧電シート１の伸縮率が３０％以下であると、圧電シートが長期間に亘って安定的な圧電性を維持し、伸縮追従性及び伸縮検出性が向上し好ましい。なお、圧電シートの伸縮率（％）は、下記の要領で測定された値をいう。先ず、圧電シートから一辺が５ｃｍの平面正方形状の試験片を切り出し、この試験片を任意の縁辺の方向に１０Ｎの力で伸長し、伸長時における伸長方向の試験片の長さ（ｃｍ）を測定する。圧電シートの伸縮率（％）は、下記式に基づいて算出された値をいう。
伸縮率（％）
＝１００×〔伸長時における伸長方向の試験片の長さ（ｃｍ）−５〕／５
【００２２】
圧電シート１における５％伸長時の電気抵抗値変化率は、１０％以下が好ましく、８％以下がより好ましく、６％以下が特に好ましい。５％伸長時の電気抵抗値変化率が１０％以下であると、圧電センサが面方向に伸長時された状態においても、圧電センサは優れた圧電性を維持する。圧電シートにおける５％伸長時の電気抵抗値変化率は、２点間における初期の電気抵抗値と５％伸長時の電気抵抗値との間の変化率であり、５％伸長時の電気抵抗値（Ω）を初期の電気抵抗値（Ω）で除した値をいう。圧電シートにおける５％伸長時の電気抵抗値変化率は、例えば、日置電気社から商品名「ＬＣＲメーター」にて市販されている測定装置を用いて測定することができる。
【００２３】
多孔質合成樹脂シートを帯電させることによって圧電シート１が構成されている。多孔質合成樹脂シートを帯電させる方法としては、特に限定されず、例えば、多孔質合成樹脂シートに直流電解を加える方法などが挙げられる。
【００２４】
多孔質合成樹脂シートに直流電界を加える方法としては、特に限定されず、例えば、（１）多孔質合成樹脂シートを一対の平板電極で挟持し、帯電させたい表面に接触させている平板電極を高圧直流電源に接続すると共に他方の平板電極をアースし、多孔質合成樹脂シートに直流又はパルス状の高電圧を印加して合成樹脂に電荷を注入して多孔質合成樹脂シートを帯電させる方法、（２）多孔質合成樹脂シートの第一の面に、アースされた平板電極を密着状態に重ね合わせ、多孔質合成樹脂シートの第二の面側に所定間隔を存して直流の高圧電源に電気的に接続された針状電極又はワイヤー電極を配設し、針状電極の先端又はワイヤー電極の表面近傍への電界集中によりコロナ放電を発生させ、空気分子をイオン化させて、針状電極又はワイヤー電極の極性により発生した空気イオンを反発させて多孔質合成樹脂シートを帯電させる方法などが挙げられる。
【００２５】
多孔質合成樹脂シートに直流電界を加える時の直流処理電圧の絶対値は、５〜４０ｋＶが好ましく、１０〜３０ｋＶがより好ましい。直流処理電圧を上記範囲に調整することによって、得られる圧電シートは、伸長時においても優れた圧電性を維持する。
【００２６】
圧電シート１の一面（第１の面）にシグナル電極層２を積層一体化すると共に、圧電シート１の他面（第２の面）にグランド電極層３を積層一体化させて圧電センサＡが構成されている。そして、グランド電極を基準電極としてシグナル電極の電位を測定することによって、圧電センサの圧電シートにて発生した電位を測定することができる。なお、圧電シート１の一面（第１の面）は、圧電シート１の最も大きな面積を有する面をいう。圧電シート１の他面（第２の面）は、圧電シート１の一面（第１の面）の反対側の面をいう。
【００２７】
具体的には、圧電シート１の一面には、導電性微粒子及び伸縮性を有する結着樹脂を含むシグナル電極層２が積層されている。シグナル電極層２は、伸縮性を有する結着樹脂中に導電性微粒子が分散することによって構成されているので、優れた伸縮性を発現し、被測定体における圧電センサの配設面の面方向の動きに円滑に追従することができ、圧電センサによって被測定体の動きを精度良く検出することができる（伸縮追従性）と共に、被測定体における圧電センサの配設面の面方向の動きも精度良く検出する（伸縮検出性）ことができる。なお、圧電シート１の一面に積層されているシグナル電極層２は、１個であってもよいし、パターン化された複数個であってもよい。
【００２８】
同様に、圧電シート１の他面にも、導電性微粒子及び伸縮性を有する結着樹脂を含むグランド電極層３が積層されている。グランド電極層３は、伸縮性を有する結着樹脂中に導電性微粒子が分散することによって構成されているので、優れた伸縮性を発現し、被測定体における圧電センサの配設面の面方向の動きに円滑に追従することができ、圧電センサによって被測定体の動きを精度良く検出することができる（伸縮追従性）と共に、被測定体における圧電センサの配設面の面方向の動きも精度良く検出する（伸縮検出性）ことができる。なお、圧電シート１の一面に積層されているグランド電極層２は、１個であってもよいし、パターン化された複数個であってもよい。
【００２９】
シグナル電極層２及びグランド電極層３を構成している導電性微粒子は、シグナル電極層２及びグランド電極層３に導電性を付与することができれば、特に限定されず、例えば、銀微粒子、アルミニウム微粒子、銅微粒子、ニッケル微粒子、パラジウム微粒子などの金属微粒子、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ、炭素繊維、金属被覆カーボンブラックなどの炭素系導電性微粒子、炭化タングステン、窒化チタン、窒化ジルコニウム、炭化チタンなどのセラミック系導電性微粒子、導電性チタン酸カリウムウイスカーなどが挙げられ、金属微粒子が好ましく、銀微粒子がより好ましい。導電性微粒子は、単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。なお、シグナル電極層２に含まれている導電性微粒子と、グランド電極層３に含まれている導電性微粒子とは同一であっても相違してもよい。
【００３０】
シグナル電極層２に含まれている導電性微粒子の平均粒子径は、０．０１〜５０μｍが好ましく、０．１〜３０μｍがより好ましく、０．５〜２５μｍが特に好ましい。グランド電極層３に含まれている導電性微粒子の平均粒子径は、０．０１〜５０μｍが好ましく、０．１〜３０μｍがより好ましく、０．５〜２５μｍが特に好ましい。導電性微粒子の平均粒子径が上記範囲内であると、シグナル電極層２及びグランド電極層３の伸縮性を維持しつつ、シグナル電極層２及びグランド電極層３に導電性を付与することができる。
【００３１】
なお、導電性微粒子の平均粒子径は、下記の要領で測定することができる。シグナル電極層２及びグランド電極層３をその厚み方向に切断し、切断面の任意の箇所を電子顕微鏡で撮影し、倍率１０００倍の拡大写真を得る。拡大写真上に現れた導電性微粒子のうち、任意の１００個の導電性微粒子の直径を測定する。導電性微粒子の直径は、拡大写真に現れた導電性微粒子を包囲し得る最小径の真円の直径をいう。各導電性微粒子の直径の相加平均値を導電性微粒子の平均粒子径とする。
【００３２】
シグナル電極層２中に含まれている導電性微粒子の含有量は、結着樹脂１００質量部に対して４０〜９０質量部が好ましく、６０〜８５質量部がより好ましく、６０〜８０質量部が特に好ましい。グランド電極層３中に含まれている導電性微粒子の含有量は、結着樹脂１００質量部に対して４０〜９０質量部が好ましく、６０〜８５質量部がより好ましく、６０〜８０質量部が特に好ましい。シグナル電極層２及びグランド電極層３中に含まれている導電性微粒子の含有量が上記範囲内であると、シグナル電極層２及びグランド電極層３の伸縮性を維持しつつ、シグナル電極層２及びグランド電極層３に導電性を付与することができる。
【００３３】
シグナル電極層２及びグランド電極層３を構成している結着樹脂は、圧電シートの面方向への伸縮に追従して、亀裂などの損傷を生じることなく伸縮可能な伸縮性をシグナル電極層２及びグランド電極層３に付与することができればよい。
【００３４】
上記結着樹脂としては、例えば、変性シリコーン、アクリル変性ポリマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、１，２−ポリブタジエン系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマー、ポリクロロプレン（ＣＲ）、ＥＰＤＭ、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン-ブタジエン共重体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、ブチルゴムなどのゴム材料などが挙げられる。なお、結着樹脂は、単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。
【００３５】
圧電シート１の表面にシグナル電極層２及びグランド電極層３を積層一体化する方法としては、特に限定されず、例えば、（１）導電性微粒子及び結着樹脂を溶媒中に分散又は溶解させてなる導電性塗料を圧電シートの表面に塗布した後、導電性塗料の溶媒を除去することによって、シグナル電極層２又はグランド電極層３を圧電シート１の表面に積層一体化する方法、（２）導電性微粒子を硬化性樹脂中に分散させてなる導電性塗料を圧電シートの表面に塗布した後、硬化性樹脂を加熱又は電離性放射線によって硬化させて結着樹脂とし、シグナル電極層２又はグランド電極層３を圧電シート１の表面に積層一体化する方法などが挙げられる。なお、電離性放射線としては、例えば、電子線、紫外線、α線、β線、γ線などが挙げられる。
【００３６】
シグナル電極層２の伸縮率は０．５％が好ましく、３％以上がより好ましく、５％以上が特に好ましく、７％以上が最も好ましい。シグナル電極層２の伸縮率は２３％以下が好ましく、１５％以下がより好ましく、１３％以下が特に好ましく、１１％以下が最も好ましい。シグナル電極層２の伸縮率が０．５％以上であると、伸縮追従性及び伸縮検出性が向上し好ましい。シグナル電極層２の伸縮率が２３％以下であると、圧電センサの圧電性の精度が向上し、伸縮追従性及び伸縮検出性が向上して好ましい。なお、シグナル電極層２の伸縮率（％）は、下記の要領で測定された値をいう。先ず、シグナル電極層２から一辺が５ｃｍの平面正方形状の試験片を切り出し、この試験片を任意の縁辺の方向に１０Ｎの力で伸長し、伸長時における伸長方向の試験片の長さ（ｃｍ）を測定する。シグナル電極２の伸縮率（％）は、下記式に基づいて算出された値をいう。シグナル電極層２の伸縮率は、例えば、オリエンテック社から市販されているテンシロンを用いて測定することができる。
伸縮率（％）
＝１００×〔伸長時における伸長方向の試験片の長さ（ｃｍ）−５〕／５
【００３７】
グランド電極層３の伸縮率は０．５％が好ましく、３％以上がより好ましく、５％以上が特に好ましく、７％以上が最も好ましい。グランド電極層３の伸縮率は２３％以下が好ましく、１５％以下がより好ましく、１３％以下が特に好ましく、１１％以下が最も好ましい。グランド電極層３の伸縮率が０．５％以上であると、伸縮追従性及び伸縮検出性が向上し好ましい。グランド電極層３の伸縮率が２３％以下であると、圧電センサの圧電性の精度が向上し、伸縮追従性及び伸縮検出性が向上して好ましい。なお、グランド電極層３の伸縮率（％）は、下記の要領で測定された値をいう。先ず、グランド電極層３から一辺が５ｃｍの平面正方形状の試験片を切り出し、この試験片を任意の縁辺の方向に１０Ｎの力で伸長し、伸長時における伸長方向の試験片の長さ（ｃｍ）を測定する。グランド電極３の伸縮率（％）は、下記式に基づいて算出された値をいう。グランド電極層３の伸縮率は、例えば、オリエンテック社から市販されているテンシロンを用いて測定することができる。
伸縮率（％）
＝１００×〔伸長時における伸長方向の試験片の長さ（ｃｍ）−５〕／５
【００３８】
上記では、シグナル電極層２及びグランド電極層３を圧電シート１の表面に直接、積層一体化した場合を説明したが、図２及び図３に示したように、シグナル電極層２及びグランド電極層３をそれぞれ伸縮性合成樹脂シート４、５の表面に担持させた（積層一体化させた）上で、伸縮性合成樹脂シート４、５をそのシグナル電極層２又はグランド電極層３の形成面を圧電シート１側に向けて圧電シート１の表面に必要に応じて固定剤を介して積層一体化させて圧電センサＡを構成してもよい。
【００３９】
伸縮性合成樹脂シート４、５としては、亀裂などの損傷を生じることなく、圧電シート１の面方向における伸縮に追従して伸縮可能であれば、特に限定されない。伸縮性合成樹脂シート４、５を構成している合成樹脂としては、例えば、スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、１，２−ポリブタジエン系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマー、ポリクロロプレン（ＣＲ）、ＥＰＤＭ、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン-ブタジエン共重体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、ブチルゴムなどのゴム材料などが挙げられる。なお、結着樹脂は、単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。
【００４０】
伸縮性合成樹脂シート４、５の伸縮率は、０．５％以上が好ましく、３％以上がより好ましく、５％以上が特に好ましく、７％以上が最も好ましい。伸縮性合成樹脂シート４、５の伸縮率は２８％以下が好ましく、２０％以下がより好ましく、１８％以下が特に好ましく、１６％以下が最も好ましい。伸縮性合成樹脂シート４、５の伸縮率が０．５％以上であると、伸縮追従性及び伸縮検出性が向上し好ましい。伸縮性合成樹脂シート４、５の伸縮率が２８％以下であると、圧電センサの圧電性の精度が向上し好ましい。なお、伸縮性合成樹脂シート４、５の伸縮率（％）は、下記の要領で測定された値をいう。先ず、伸縮性合成樹脂シート４、５から一辺が５ｃｍの平面正方形状の試験片を切り出し、この試験片を任意の縁辺の方向に１０Ｎの力で伸長し、伸長時における伸長方向の試験片の長さ（ｃｍ）を測定する。伸縮性合成樹脂シート４、５の伸縮率（％）は、下記式に基づいて算出された値をいう。伸縮性合成樹脂シート４、５の伸縮率は、例えば、オリエンテック社から市販されているテンシロンを用いて測定することができる。
伸縮率（％）
＝１００×〔伸長時における伸長方向の試験片の長さ（ｃｍ）−５〕／５
【００４１】
伸縮性合成樹脂シート４、５の表面にシグナル電極層２又はグランド電極層３を担持させる方法としては、特に限定されず、例えば、（１）導電性微粒子及び結着樹脂を溶媒中に分散又は溶解させてなる導電性塗料を伸縮性合成樹脂シートの表面に塗布した後、導電性塗料の溶媒を除去することによって、シグナル電極層２又はグランド電極層３を伸縮性合成樹脂シート４、５の表面に積層一体化する方法、（２）導電性微粒子を硬化性樹脂中に分散させてなる導電性塗料を伸縮性合成樹脂シート４、５の表面に塗布した後、硬化性樹脂を加熱又は電離性放射線によって硬化させて結着樹脂とし、シグナル電極層２又はグランド電極層３を伸縮性合成樹脂シート４、５の表面に積層一体化する方法などが挙げられる。
【００４２】
圧電シート及び伸縮性合成樹脂シートは、導電性塗料の密着力を向上させる目的で公知の表面処理を施すことができる。表面処理方法としては、例えば、コロナ処理、プライマー処理、サンドブラスト処理などが挙げられる。
【００４３】
シグナル電極層２又はグランド電極層３を担持させた伸縮性合成樹脂シート４、５を圧電シート１の表面に積層一体化させる方法としては、特に限定されず、例えば、（１）シグナル電極層２又はグランド電極層３が粘着性又は接着性を有している場合には、シグナル電極層２又はグランド電極層３の有する粘着性によって、圧電シート１の表面に、シグナル電極層２又はグランド電極層３を担持させた伸縮性合成樹脂シート４、５を積層一体化する方法（図２参照）、（２）シグナル電極層２又はグランド電極層３を担持させた伸縮性合成樹脂シート４、５を、伸縮性を有する固定剤６、７を介して、圧電シート１の表面に積層一体化する方法（図３参照）などが挙げられる。なお、固定剤６、７は、反応系・溶剤系・水系・ホットメルト系の接着剤又は粘着剤から構成されており、圧電シート１の感度を維持する観点から、誘電率の低い固定剤が好ましい。固定剤６、７としては、例えば、アクリル系粘着剤などの粘着剤、両面粘着テープなどが挙げられる。
【００４４】
シグナル電極層２又はグランド電極層３を担持させた伸縮性合成樹脂シート４、５を固定剤を介して圧電シート１の表面に積層一体化させた状態において、固定剤の伸縮率は０．５％以上が好ましく、３％以上がより好ましく、５％以上が特に好ましく、７％以上が最も好ましい。固定剤の伸縮率は７０％以下が好ましく、６５％以下がより好ましく、６０％以下が特に好ましい。固定剤の伸縮率が０．５％以上であると、伸縮追従性及び伸縮検出性が向上し好ましい。又、固定剤に伸縮性があることによって、伸縮性合成樹脂シート４、５と圧電シート１との剥離を効果的に防止することができる。固定剤の伸縮率が７０％以下であると、圧電センサが経時的に優れた圧電性を維持し好ましい。なお、固定剤の伸縮率（％）は、下記の要領で測定された値をいう。先ず、固定剤から一辺が５ｃｍの平面正方形状の試験片を切り出し、この試験片を任意の縁辺の方向に１０Ｎの力で伸長し、伸長時における伸長方向の試験片の長さ（ｃｍ）を測定する。固定剤の伸縮率（％）は、下記式に基づいて算出された値をいう。固定剤の伸縮率は、例えば、オリエンテック社から市販されているテンシロンを用いて測定することができる。
伸縮率（％）
＝１００×〔伸長時における伸長方向の試験片の長さ（ｃｍ）−５〕／５
【００４５】
上記の如く構成された圧電センサＡは、これを構成している圧電シート１、シグナル電極層２及びグランド電極層３、並びに、伸縮性合成樹脂シート４、５及び固定剤６、７を有する場合には伸縮性合成樹脂シート４、５及び固定剤６、７が、圧電シート１の面方向に伸縮自在である。従って、被測定体上に密着状態にて貼着された圧電センサＡは、被測定体における圧電センサの配設面の面方向の動きに円滑に追従して伸縮し、被測定体の表面に良好に密着した状態を維持し、被測定体の動きを精度良く検出することができる。このように、圧電センサＡは、動きが検出される対象物（被測定体）における圧電センサが配設される面（圧電センサの配設面）の面方向の動きに円滑に追従することができるので、細かな動きをする人体の皮膚などであっても円滑に追従することができる。そして、圧電センサＡは、人体の皮膚に貼着又は人体に装着して用いる用途、所謂、ウエアラブル用途に好適に用いることができ、脈波や呼吸信号などの生体信号を精度良く検出することができる。なお、被測定体としては、例えば、人体、コンクリート構造物、橋梁、車輛などの輸送機器などが挙げられる。
【００４６】
更に、圧電センサＡは、被測定体における圧電センサの配設面の面方向の動きに円滑に追従して伸縮するが、この伸縮時において、圧電シート１はその厚み方向の厚みが変化し、この厚みの変化に伴って電荷を発現する。この電荷を検知することによって、被測定体における圧電センサの配設面の面方向の動きを精度良く検出することができる。
【００４７】
例えば、ビルなどのコンクリート構造物の壁面は、日光や風雨に晒されることによって経時的に劣化を生じてひび割れなどの亀裂を生じ、亀裂が生じるとコンクリート構造物クリとの壁面にその面方向に動きが生じる。そこで、圧電センサＡをコンクリート構造物の壁面に密着状態に貼着しておくと、亀裂に伴う壁面の動きを圧電センサＡが精度良く検出し、コンクリート構造物に生じた亀裂などの損傷を速やかに認識し、その後の対応を円滑に行うことができる。
【００４８】
圧電センサＡ全体の伸縮率は０．５％以上が好ましく、０．７％以上がより好ましく、０．８％以上がより好ましく、０．９％以上が特に好ましい。圧電センサＡ全体の伸縮率は１５％以下が好ましく、１３％以下がより好ましく、１１％以下が特に好ましく、４％以下が最も好ましい。圧電センサＡ全体の伸縮率が０．５％以上であると、伸縮追従性及び伸縮検出性が向上し好ましい。圧電センサＡ全体の伸縮率が１５％以下であると、圧電センサが経時的に優れた圧電性を維持し好ましい。なお、圧電センサＡ全体の伸縮率（％）は、下記の要領で測定された値をいう。先ず、圧電センサＡから一辺が５ｃｍの平面正方形状の試験片を切り出し、この試験片を任意の縁辺の方向に１０Ｎの力で伸長し、伸長時における伸長方向の試験片の長さ（ｃｍ）を測定する。圧電センサＡの伸縮率（％）は、下記式に基づいて算出された値をいう。圧電センサＡの伸縮率は、例えば、オリエンテック社から市販されているテンシロンを用いて測定することができる。
伸縮率（％）
＝１００×〔伸長時における伸長方向の試験片の長さ（ｃｍ）−５〕／５
【実施例】
【００４９】
次に本発明の実施例を説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。【００５０】
（実施例１〜５）
プロピレン−エチレンランダム共重合体（日本ポリプロ社製  商品名「ノバテックＥＧ８Ｂ」、エチレン単位の含有量：５質量％）１００質量部、トリメチロールプロパントリメタクリレート３．３質量部、アゾジカルボンアミド及びフェノール系酸化防止剤２質量部を押出機に供給して溶融混練してＴダイからシート状に押出し、厚みが１８０μｍである発泡性樹脂シートを製造した。発泡性樹脂シートを一辺が３０ｃｍの平面正方形状に切り出した。アゾジカルボンアミドは表１に示した量を押出機に供給した。【００５１】
得られた発泡性樹脂シートの両面に電子線を加速電圧３００ｋＶ及び強度２５ｋＧｙの条件にて照射し、発泡性樹脂シートを構成しているプロピレン−エチレンランダム共重合体を架橋した。発泡性樹脂シートを２５０℃に加熱して発泡性樹脂シートを発泡させて発泡シートを得た。得られた発泡シートをその表面温度が１４０℃に加熱した上で一軸延伸した。なお、発泡シートの発泡倍率、厚み及び気孔率を表１に示した。【００５２】
発泡シートの第一の面に、アースされた平板電極を密着状態に重ね合わせ、発泡シートの第二の面側に所定間隔を存して直流の高圧電源に電気的に接続された針状電極を配設し、針状電極の表面近傍への電界集中により、電圧−２０ｋＶ、放電距離１０ｍｍ及び電圧印可時間１分の条件下にてコロナ放電を発生させ、空気分子をイオン化させて、針状電極の極性により発生した空気イオンを反発させて発泡シートに直流電界を加えて電荷を注入して発泡シートを全体的に帯電させた。その後、電荷を注入した発泡シートを、接地されたアルミニウム箔で包み込んだ状態で３時間に亘って保持して圧電シートを得た。圧電シートの圧電定数ｄ３３を表１に示した。【００５３】
伸縮性合成樹脂シートとして、伸縮性を有する厚みが５０μｍのポリウレタン系熱可塑性エラストマーシート（武田産業社製  商品名「タフグレイス」）及び伸縮性を有する厚みが２５μｍのポリウレタン系熱可塑性エラストマーシート（武田産業社製  商品名「タフグレイス」）を２枚づつ用意した。表１に示した厚みのポリウレタン系熱可塑性エラストマーシートを選択した。銀微粒子（平均粒子径：２μｍ）及び硬化性樹脂としてアクリル変性ポリマーを含有する導電性塗料（セメダイン社製  商品名「ＳＸ−ＥＣＡ４８」）を用意した。２枚のポリウレタン系熱可塑性エラストマーシートのそれぞれの一面に導電性塗料を塗布した後、導電性塗料を１００℃で３時間加熱することによって硬化性樹脂を硬化させて結着樹脂とし、結着樹脂中に銀微粒子が均一に分散してなる電極層をポリウレタン系熱可塑性エラストマーシートの一面に積層一体化させた。電極層の厚みを表１に示した。結着樹脂は伸縮性を有していた。電極層中には、結着樹脂１００質量部に対して銀微粒子６５質量部が含有されていた。【００５４】
固定剤として両面粘着テープ（積水化学工業社製  商品名「ＷＴ＃５４０２」、厚み２５μｍ）を用意した。圧電シートの両面に固定剤として両面粘着テープを貼り付けた。圧電シートの両面のそれぞれにポリウレタン系熱可塑性エラストマーシートを電極層が圧電シート側となるようにして固定剤によって積層一体化して圧電シートを得た。固定剤は伸縮性を有していた。圧電シート１の一面に積層一体化されたポリウレタン系熱可塑性エラストマーシートの一面に担持させた電極層をシグナル電極層とした。圧電シート１の他面に積層一体化されたポリウレタン系熱可塑性エラストマーシートの一面に担持させた電極層をグランド電極層とした。ポリウレタン系熱可塑性エラストマーシート、シグナル電極層及びグランド電極層は、圧電シートと同一大きさの一辺が６ｃｍの平面正方形状であった。シグナル電極層及びグランド電極層のそれぞれに電線を接続した。【００５５】
（比較例１）
２枚のポリウレタン系熱可塑性エラストマーシートの一面のそれぞれに厚みが１０μｍのアルミニウム箔からなる電極層を両面粘着テープを介して積層一体化したこと以外は実施例１と同様の要領で圧電センサを得た。なお、アルミニウム箔からなる電極層は伸縮性を有していなかった。【００５６】
（比較例２）
２枚のポリウレタン系熱可塑性エラストマーシートの一面のそれぞれにスパッタリングによってアルミニウムからなる電極層を形成したこと以外は実施例１と同様の要領で圧電センサを得た。なお、アルミニウムからなる電極層は伸縮性を有していなかった。【００５７】
（比較例３）
ポリウレタン系熱可塑性エラストマーシートの代わりに、厚みが５０μｍのポリエチレンテレフタレートシートを用いたこと以外は実施例１と同様の要領で圧電センサを得た。なお、ポリエチレンテレフタレートシートは伸縮性を有していなかった。【００５８】
得られた圧電シートの伸縮追従性及び伸縮検出性を下記の要領で測定し、その結果を表１に示した。【００５９】
得られた圧電センサ全体の伸縮率を測定し、その結果を表１に示した。圧電センサを構成している圧電シート、固定剤、シグナル電極層、グランド電極層及び伸縮性合成樹脂シートの伸縮率を上記の要領で測定し、その結果を表１に示した。なお、比較例２において、アルミニウムからなる電極層を単離することができず、シグナル電極層及びグランド電極層の伸縮率を測定することができなかった。【００６０】
（伸縮追従性）
伸縮性を有し且つ圧電センサよりも一回り大きな大きさを有する平面正方形状のゴムシートを用意した。圧電センサをゴムシートの一面に伸縮性を有する両面粘着テープを介して密着状態に貼着して試験体を作製した。圧電センサの端縁とゴムシートの端縁とが互いに平行になるように調節した。【００６１】
圧電センサに加振機を用いて荷重Ｆが１Ｎ、動的荷重が±０．５Ｎ、周波数が３０Ｈｚ、押圧面積１ｃｍ2の条件下にて押圧力を加え、その時に発生する電圧を計測した。電圧は、peak to peakを読み取った。電圧の読み取りは、アンプ（ＭＳＩ社製）を介してオシロスコープ（テクシオ・テクノロジー社製）を用いて行った。【００６２】
圧電センサをゴムシート上に貼着した直後の圧電シートの電圧を測定し、初期電圧とした。【００６３】
ゴムシートを任意の端縁に沿って伸長率１％又は５％だけ伸長させた状態に維持した。なお、本発明において、伸長率は、下記の計算式で算出された値をいう。
伸長率（％）＝１００×伸長後の伸長方向のゴムシートの寸法
／伸長前の伸長方向のゴムシートの寸法【００６４】
上記伸長状態において、上述と同様の要領で圧電シートの電圧を測定し、伸長電圧とした。【００６５】
比較例２の圧電センサは、伸長時にアルミニウム層が断線し、比較例１及び比較例３の圧電センサは、伸長時にシグナル電極層及びグランド電極層が圧電シートの表面から剥離したため、伸長電圧を測定することができなかった。【００６６】
（伸縮検出性）
伸縮追従性の測定時と同様の要領で試験体を作製した。ゴムシートをテンシロン（オリエンテック社製）を用いて任意の端縁に沿って伸長率１％又は５％だけ伸長させ、伸長時に発生する電圧を計測した。電圧は、伸び縮みのpeak to peakを測定した。【００６７】
比較例２の圧電センサは、伸長時にアルミニウム層が断線し、比較例１及び比較例３の圧電センサは、伸長時にシグナル電極層及びグランド電極層が圧電シートの表面から剥離したため、伸長時に発生する電圧を計測できなかった。【００６８】
【表１】
2018047878.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の圧電センサは、面方向に伸縮性を有しているので、被測定体における圧電センサの配設面が面方向に伸縮するような場合にあっても、被測定体の伸縮に円滑に追従し、被測定体に対して優れた密着性を維持し、被測定体の動きを正確に測定することができる。更に、本発明の圧電センサは、被測定体における圧電センサの配設面の面方向の動きも検出することができる。【００７０】
従って、本発明の圧電センサは、ウエアラブル用途に好適に用いることができる。本発明の圧電センサは、車輛などの輸送機器、人体、コンクリート構造物、橋梁などの被測定体の動きを測定する用途に用いることができる。【００７１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１６年９月６日に出願された日本国特許出願第２０１６−１７４０３８号に基づく優先権を主張し、この出願の開示はこれらの全体を参照することにより本明細書に組み込まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１     圧電シート
２     シグナル電極層
３     グランド電極層
４、５ 伸縮性合成樹脂シート
６、７ 固定剤
Ａ     圧電センサ
【図１】
2018047878.tif 000004
【図２】
2018047878.tif 000005
【図３】
2018047878.tif 000006
【国際調査報告】
2018047878.tif 000007
2018047878.tif 000008
2018047878.tif 000009