(57)【要約】      （修正有）【課題】ＣＮＴ膜と電極との導通性を十分に高めてＣＮＴ膜の伸縮歪みを精度よく検出することができる歪みセンサを提供する。【解決手段】歪みセンサ１は、一方向に配向する複数のＣＮＴ繊維を含み、弾性を有するＣＮＴ膜２と、ＣＮＴ膜２の両端部に配設される一対の電極３とを備え、電極３が、ＣＮＴ膜２側に突出し、導電性を有する凸条の突起部３ｂを有することを特徴とする。複数のＣＮＴ繊維の少なくとも表層に絶縁性エラストマーを主成分とする材料が被覆され、突起部３ｂが、絶縁性エラストマーを主成分とする被覆を貫通し、突起部３ｂの長手方向がＣＮＴ繊維の配向方向と略平行である。突起部３ｂは、電極３ｂを構成する平板状の基体部３ａの外面からステープルを刺し通すことにより形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に配向する複数のＣＮＴ繊維を含み、弾性を有するＣＮＴ膜と、
このＣＮＴ膜の両端部に配設される一対の電極と
を備える歪みセンサであって、
前記電極が、前記ＣＮＴ膜側に突出し、導電性を有する凸条の突起部を有することを特徴とする歪みセンサ。
【請求項２】
前記複数のＣＮＴ繊維の少なくとも表層に絶縁性エラストマーを主成分とする材料が被覆され、前記突起部が、この絶縁性エラストマーを主成分とする被覆を貫通している請求項１に記載の歪みセンサ。
【請求項３】
前記突起部の長手方向が前記ＣＮＴ繊維の配向方向と略平行である請求項１又は請求項２に記載の歪みセンサ。
【請求項４】
前記突起部が、電極を構成する平板状の基体部の外面からステープルを刺し通すことにより形成されている請求項１、請求項２又は請求項３に記載の歪みセンサ。
【請求項５】
一方向に配向する複数のＣＮＴ繊維を含み、弾性を有するＣＮＴ膜を用いた歪みセンサ用の電極であって、
平板状の基体部と、
この基体部のＣＮＴ膜側面に突出する凸条の突起部と
を備えることを特徴とする電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪みセンサ及び電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
伸縮に対する抵抗体の抵抗変化から歪みを検出する歪みセンサが知られている。また、このような抵抗体としては、一般的には金属や半導体が用いられている。しかしながら、金属や半導体は可逆的に伸縮可能な変形量が小さい。そのため、抵抗体として金属や半導体を用いた歪みセンサは用途等に制限がある。
【０００３】
そこで、前記抵抗体として、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を用いた歪みセンサが提案されている（特開２０１１−４７７０２号公報参照）。この歪みセンサは、所定方向に配向させた複数のＣＮＴからなるＣＮＴ膜を有する。この歪みセンサは、ＣＮＴ膜がＣＮＴの配向方向又は配向方向と垂直方向へ比較的大きく伸縮できるため、大きな歪みにも対応できるとされている。
【０００４】
この歪みセンサは、ＣＮＴ膜の両端部の一方の面に一対の電極を有し、この一対の電極によってＣＮＴ膜の抵抗の変化を検出可能とされている。また、この一対の電極は、ＣＮＴ膜の両端部の一方の面に積層される一対の導電性ペースト層及びこの一対の導電性ペースト層の一方の面にそれぞれ積層される導電性フィルムによって形成可能とされている。
【０００５】
しかしながら、このようにＣＮＴ膜の一方の面に積層される導電性ペースト層及びこの導電性ペースト層に積層される導電性フィルムによって電極を構成する場合、ＣＮＴ膜の伸縮の際にＣＮＴ膜と導電性ペースト層との接触面積が変化するおそれがある。またこれにより、ＣＮＴ膜と導電性ペースト層との導通性が低下して、導通不良が生じるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】２０１１−４７７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、本発明の目的は、ＣＮＴ膜と電極との導通性を十分に高めてＣＮＴ膜の伸縮歪みを精度よく検出することができる歪みセンサ及びＣＮＴ膜との導通性を十分に高めてＣＮＴ膜の伸縮歪みを精度よく検出することができる電極を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するためになされた本発明は、一方向に配向する複数のＣＮＴ繊維を含み、弾性を有するＣＮＴ膜と、このＣＮＴ膜の両端部に配設される一対の電極とを備える歪みセンサであって、前記電極が、前記ＣＮＴ膜側に突出し、導電性を有する凸条の突起部を有することを特徴とする。
【０００９】
当該歪みセンサは、ＣＮＴ膜の両端部に配設される一対の電極が、ＣＮＴ膜側に突出し、導電性を有する凸条の突起部を有する。そのため、当該歪みセンサは、この凸状の突起部をＣＮＴ繊維に当接することによって、一対の電極と複数のＣＮＴ繊維との接触面積を容易かつ確実に大きくすることができる。つまり、凸条の突起部は稜線を有するので、この稜線を含む面をＣＮＴ膜を構成するＣＮＴ繊維と当接させ易く、突起部とＣＮＴ膜との接触面積を容易かつ確実に高めることができる。また、このように稜線を含む面をＣＮＴ繊維と当接させる場合、ＣＮＴ膜の伸縮に起因して突起部とＣＮＴ繊維との接触面積が変化し難い。従って、当該歪みセンサは、ＣＮＴ膜と電極との導通性を十分に高めてＣＮＴ膜の伸縮歪みを精度よく検出することができる。
【００１０】
前記複数のＣＮＴ繊維の少なくとも表層に絶縁性エラストマーを主成分とする材料が被覆され、前記突起部が、この絶縁性エラストマーを主成分とする被覆を貫通しているとよい。このように、前記複数のＣＮＴ繊維の少なくとも表層に絶縁性エラストマーを主成分とする材料が被覆され、前記突起部がこの絶縁性エラストマーを主成分とする被覆を貫通していることによって、突起部を複数のＣＮＴ繊維に的確に当接させることができると共に、電極とＣＮＴ膜との接着強度を容易かつ確実に高めることができる。
【００１１】
前記突起部の長手方向が前記ＣＮＴ繊維の配向方向と略平行であるとよい。このように前記突起部の長手方向が前記ＣＮＴ繊維の配向方向と略平行であることによって、突起部の長手方向に伸びる面をＣＮＴ繊維の外周面に当接し易い。そのため、このＣＮＴ繊維と突起部との接触面積を著しく高めることができる。
【００１２】
前記突起部が、電極を構成する平板状の基体部の外面からステープルを刺し通すことにより形成されているとよい。このように、前記突起部が電極を構成する平板状の基体部の外面からステープルを刺し通すことにより形成されていることによって、容易に突起部を形成することができる。さらに、かかる構成によると、電極とＣＮＴ膜との接着強度を高めることができる。
【００１３】
また、前記課題を解決するためになされた本発明は、一方向に配向する複数のＣＮＴ繊維を含むＣＮＴ膜を用いた歪みセンサ用の電極であって、平板状の基体部と、この基体部のＣＮＴ膜側面に突出する凸条の突起部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
当該電極は、平板状の基体部と、この基体部のＣＮＴ膜側面に突出する凸条の突起部とを備えるので、既述のようにＣＮＴ膜との接触面積を容易かつ確実に大きくすることができる。従って、当該電極は、ＣＮＴ膜との導通性を十分に高めてＣＮＴ膜の伸縮歪みを精度よく検出することができる。
【００１５】
なお、本発明において、「複数のＣＮＴ繊維が一方向に配向する」とは、複数のＣＮＴ繊維の配向方向が完全に一致することまで要求するものではなく、配向方向のランダムなばらつきやいわゆる撚りのような規則的な偏向を有する状態を含む。「突起部の長手方向」とは、突起部の稜線方向をいう。また、「突起部の長手方向及びＣＮＴ繊維の配向方向が略平行」とは、突起部の稜線とＣＮＴ繊維の中心軸とのなす角度が０°以上５°以下であることをいう。「主成分」とは、最も含有量の多い成分をいい、例えば含有量が５０質量％以上の成分をいう。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の歪みセンサは、ＣＮＴ膜と電極との導通性を十分に高めてＣＮＴ膜の伸縮歪みを精度よく検出することができる。また、本発明の電極は、ＣＮＴ膜との導通性を十分に高めてＣＮＴ膜の伸縮歪みを精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第一実施形態に係る歪みセンサの表面に垂直な面での模式的断面図である。
【図２】図１の歪みセンサの模式的平面図である。
【図３】図１の歪みセンサのＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１の歪みセンサの電極を示す模式的側面図である。
【図５】図４の電極の模式的底面図である。
【図６】図４の電極の模式的正面図である。
【図７】本発明の第二実施形態に係る歪みセンサの表面に垂直な面での模式的断面図である。
【図８】図７の歪みセンサのＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】本発明の第三実施形態に係る歪みセンサを示す模式的平面図である。
【図１０】図９の歪みセンサの表面に垂直な面での模式的断面図である。
【図１１】図９の歪みセンサの電極を示す模式的斜視図である。
【図１２】本発明の第四実施形態に係る歪みセンサを示す模式的平面図である。
【図１３】図１２の歪みセンサの表面に垂直な面での模式的断面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る電極を示す模式的正面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る電極を示す模式的正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
【００１９】
［第一実施形態］
＜歪みセンサ＞
図１及び図２の歪みセンサ１は、一方向に配向する複数のＣＮＴ繊維を含むＣＮＴ膜２と、このＣＮＴ膜２の両端部かつ一方の面側に配設される一対の電極３と、このＣＮＴ膜２の両端部かつ他方の面側に前記一対の電極３と対向して配設される一対の挟持シート４とを備える。また、図１及び図２の歪みセンサ１は、ＣＮＴ膜２の一方の面側かつ一対の電極３の他方の面側に配設される保護層５ａと、ＣＮＴ膜２の他方の面側かつ一対の挟持シート４の一方の面側に配設される保護層５ｂとを有する。
【００２０】
（ＣＮＴ膜）
ＣＮＴ膜２は、図２に示すように、前記両端部を長手方向の両端とする平面視略長方形状に形成されている。ＣＮＴ膜２を構成する複数のＣＮＴ繊維は、長手方向に配向している。ＣＮＴ膜２は、複数のＣＮＴ繊維の少なくとも表層に絶縁性エラストマーを主成分とする材料が被覆されている。ＣＮＴ膜２は、この絶縁性エラストマーの弾性力によって弾性を有し、少なくとも長手方向に伸縮可能に構成されている。ＣＮＴ膜２は、少なくとも長手方向に伸縮することによって抵抗値が変化可能に構成されている。
【００２１】
各ＣＮＴ繊維は、複数のＣＮＴ単繊維からなる。ここで、ＣＮＴ単繊維とは、１本の長尺のＣＮＴをいう。また、ＣＮＴ繊維は、ＣＮＴ単繊維の端部同士が連結する連結部を有する。ＣＮＴ単繊維同士は、これらのＣＮＴ単繊維の長手方向に連結している。このように、ＣＮＴ膜２において、ＣＮＴ単繊維同士がその長手方向に連結することでＣＮＴ繊維の配向長さの大きいＣＮＴ膜２を形成することができ、当該歪みセンサ１の長手方向長さを大きくして感度を向上することができる。
【００２２】
また、ＣＮＴ膜２を構成する複数のＣＮＴ繊維は、網目構造を形成していてもよい。具体的には、複数のＣＮＴ繊維はＣＮＴ単繊維同士が連結する連結部等により網目状に連結又は接触していてもよい。この際、この連結部では３つ以上のＣＮＴ単繊維の端部が結合していてもよく、２つのＣＮＴ単繊維の端部と他の単繊維の中間部とが結合していてもよい。複数のＣＮＴ繊維がこのような網目構造を形成することで、ＣＮＴ繊維同士が密接し、ＣＮＴ膜２の抵抗を下げることができる。
【００２３】
さらに、ＣＮＴ膜２は、長手方向に配向する複数のＣＮＴ繊維からなるＣＮＴ繊維束を有してもよい。ＣＮＴ膜２が長手方向に配向する複数のＣＮＴ繊維束を有する場合、ＣＮＴ膜２が伸縮方向に延伸されるよう歪みが加わった際にＣＮＴ繊維の切断、離間、ＣＮＴ繊維束の切断空間（ギャップ）の伸縮等によりＣＮＴ膜２の抵抗がより的確に変化する。
【００２４】
より具体的には、前記ＣＮＴ繊維束は、複数のＣＮＴ繊維からなるバンドル構造となっており、このＣＮＴ繊維束の任意の横断面においては、切断されないＣＮＴ繊維と、ＣＮＴ繊維が切断、離間したギャップの両方が存在することになる。ＣＮＴ繊維のギャップが広がると、残された切断されないＣＮＴ繊維は伸びることになり、それによっても抵抗変化が発生する。また、複数のＣＮＴ繊維は、少なくとも表層が絶縁性エラストマーを主成分とする材料で被覆されているので、このギャップ内の圧力は大気圧よりも低い（負圧である）と考えられるため、当該歪センサ１の収縮時（歪の解放時）にはこのギャップの収縮力によって歪センサ１の収縮が付勢される。さらに、このギャップ内ではＣＮＴ繊維同士の摩擦が低減されるため、ＣＮＴ繊維の動きが制限され難い。
【００２５】
なお、ＣＮＴ膜２は、複数のＣＮＴ繊維又は複数のＣＮＴ繊維束を平面状に略平行に配置した単層構造からなってもよいし、多層構造からなってもよい。但し、ある程度の導電性を確保するためには、多層構造とすることが好ましい。
【００２６】
ＣＮＴ単繊維（ＣＮＴ）としては、単層のシングルウォールナノチューブ（ＳＷＮＴ）や、多層のマルチウォールナノチューブ（ＭＷＮＴ）のいずれも用いることができるが、導電性及び熱容量等の点から、ＭＷＮＴが好ましく、直径１．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＭＷＮＴがさらに好ましい。
【００２７】
前記ＣＮＴ単繊維（ＣＮＴ）は、公知の方法で製造することができ、例えばＣＶＤ法、アーク法、レーザーアブレーション法、ＤＩＰＳ法、ＣｏＭｏＣＡＴ法等により製造することができる。これらの中でも、所望するサイズのＣＮＴ（ＭＷＮＴ）を効率的に得ることができる点から、鉄を触媒とし、エチレンガスを用いたＣＶＤ法により製造することが好ましい。この場合、石英ガラス基板や酸化膜付きシリコン基板等の基板に、触媒となる鉄又はニッケル薄膜を成膜した上に、垂直配向成長した所望の長さのＣＮＴの結晶を得ることができる。
【００２８】
ＣＮＴ膜２は、複数のＣＮＴ繊維の少なくとも表層に絶縁性エラストマーを主成分とする材料が被覆されている。これにより、複数のＣＮＴ繊維は、この絶縁性エラストマーの弾性力によって伸縮可能となる。また、複数のＣＮＴ繊維が絶縁性エラストマーで被覆されることで、この絶縁性エラストマーは複数のＣＮＴ繊維の伸縮方向をガイドするガイド部材としても機能する。その結果、当該歪みセンサ１は、伸長時に離間されたＣＮＴ繊維同士を収縮時に再度同一部位で再接触させることが可能となり、繰り返し使用に基づく伸縮歪みの検出精度の低下を防止することができる。さらに、かかる構成によると、複数のＣＮＴ繊維間の当接関係が維持され易い。また、複数のＣＮＴ繊維の伸縮性を調整し易い。従って、ＣＮＴ膜２の伸縮歪みをさらに精度よく検出することができる。また、このような当接関係の維持及び伸縮性の調整をさらに容易にするためには、ＣＮＴ膜２の裏層にも絶縁性エラストマーが被覆されているのが好ましい。なお、「表層」とは、一対の電極３の配設面側をいい、「裏層」とは、その逆側をいう。
【００２９】
前記絶縁性エラストマーとしては、例えば合成樹脂、ゴム等が挙げられ、中でもゴムが好ましい。ゴムを用いることで、大きな歪に対してもＣＮＴ繊維の十分な保護機能を発揮することができる。
【００３０】
前記合成樹脂としては、例えばフェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ）、アクリロニトリルスチレン樹脂（ＡＳ）、ポリメチルメタアクリル（ＰＭＭＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）等が挙げられる。
【００３１】
前記ゴムとしては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム（Ｑ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ，ＥＣＯ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等が挙げられる。
【００３２】
前記絶縁性エラストマーを主成分とする材料は、水性エマルジョンの塗工により複数のＣＮＴ繊維の少なくとも表層に被覆されているとよい。前記水性エマルジョンとは、分散媒の主成分が水であるエマルジョンをいう。ＣＮＴは疎水性が高いため、水性エマルジョンを用いた塗工により絶縁性エラストマーを被覆させると、この絶縁性エラストマーは複数のＣＮＴ繊維間に完全には入り込まない。つまり、複数のＣＮＴ繊維の間には部分的に絶縁性エラストマーが含浸するが、この絶縁性エラストマーは各ＣＮＴ繊維の径方向の断面における全領域には付着しない。これにより、絶縁性エラストマーが複数のＣＮＴ繊維間に完全にしみ込んで、ＣＮＴ膜２の抵抗変化に影響を及ぼすことを抑制し、絶縁性エラストマーの存在に起因するＣＮＴ膜２の歪に対する感度の低下を抑えることができる。
【００３３】
前記水性エマルジョンの分散媒の主成分は、水であるが、その他の例えばアルコール等の親水性分散媒が含有されていてもよい。
【００３４】
好ましいエマルジョンとしては、分散媒を水とし、ゴムを分散質とするいわゆるラテックスが挙げられ、天然ゴムラテックスが好ましい。天然ゴムラテックスを用いることで、薄くかつ強度のある被膜を形成することができる。
【００３５】
また、前記絶縁性エラストマーを主成分とする材料はカップリング剤を含有しているとよい。絶縁性エラストマーを主成分とする材料がカップリング剤を含有することで、絶縁性エラストマーとＣＮＴ繊維とを架橋し、絶縁性エラストマーとＣＮＴ繊維との接合力を向上させることができる。
【００３６】
前記カップリング剤としては、例えばアミノシランカップリング剤、アミノチタンカップリング剤、アミノアルミニウムカップリング剤等のアミノカップリング剤やシランカップリング剤などを用いることができる。
【００３７】
また、絶縁性エラストマーを主成分とする材料はＣＮＴ繊維に対する吸着性を有する分散剤を含有することが好ましい。このような吸着性を有する分散剤としては、吸着基部分が塩構造になっているもの（例えばアルキルアンモニウム塩等）や、ＣＮＴ繊維の疎水性の基（例えばアルキル鎖や芳香族リング等）と相互作用できる親水性の基（例えばポリエーテル等）を分子中に有するもの等を用いることができる。
【００３８】
ＣＮＴ膜２の無荷重状態での抵抗値（一対の電極３間で測定される値）の下限としては、１０Ωが好ましく、１００Ωがより好ましい。一方、ＣＮＴ膜２の無荷重状態での抵抗値の上限としては、１００ｋΩが好ましく、１０ｋΩがより好ましい。ＣＮＴ膜２の無荷重所帯での抵抗値が前記下限に満たないと、伸びを検出するための電流が大きくなり当該歪センサ１の消費電力が大きくなるおそれがある。逆に、ＣＮＴ膜２の無荷重状態での抵抗値が前記上限を超えると、検出回路の電圧が高くなり、当該歪センサ１の出力を処理する装置の小型化や省電力化が困難となるおそれがある。
【００３９】
ＣＮＴ膜２の長手方向の平均長さとしては、特に限定されず、当該歪センサ１を用いる測定対象に応じて自由に選択することができるが、例えば１ｃｍ以上２０ｃｍ以下とすることができる。
【００４０】
ＣＮＴ膜２の平面視で一対の電極３間に挟まれる領域における長手方向の平均長さ（図１のＡｓの平均長さ）は、当該歪センサ１を用いる測定対象に応じて自由に選択することができる。前記平均長さとしては、例えば２ｍｍ以上１８ｃｍ以下とすることができる。
【００４１】
ＣＮＴ膜２の平面視で一対の電極３と重複する領域における長手方向の平均長さ（図１のＡｎの平均長さ）は、測定対象への固定方法、電極３への配線方法等に応じて適宜選択されるが、例えば３ｍｍ以上５ｃｍ以下とすることができる。
【００４２】
ＣＮＴ膜２の平均幅は、当該歪センサ１を用いる測定対象に応じて自由に選択することができる。ＣＮＴ膜２の平均幅の下限としては、１ｍｍが好ましく、１ｃｍがより好ましい。一方、ＣＮＴ膜２の平均幅の上限としては、１０ｃｍが好ましく、５ｃｍがより好ましい。ＣＮＴ膜２の平均幅が前記下限に満たないと、ＣＮＴ膜２の抵抗値が過度に大きくなったり、ばらついたりするおそれがある。逆に、ＣＮＴ膜２の平均幅が前記上限を超えると、当該歪センサ１が大きくなり、適用可能な測定対象が過度に限定されるおそれがある。
【００４３】
ＣＮＴ膜２の平均厚みの下限としては、１μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。一方、ＣＮＴ膜２の平均厚みの上限としては、５ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。ＣＮＴ膜２の平均厚みが前記下限に満たないと、ＣＮＴ膜２の形成が困難になるおそれや、抵抗が上昇しすぎるおそれがある。逆に、ＣＮＴ膜２の平均厚みが前記上限を超えると、歪に対する感度が低下するおそれがある。
【００４４】
（保護層）
保護層５ａ，５ｂは、ＣＮＴ膜２の両面に直接積層される。保護層５ａ，５ｂは、ＣＮＴ膜２の両面を覆い、ＣＮＴ膜２を保護する。
【００４５】
この保護層５ａ，５ｂとＣＮＴ膜２との積層構造は、いずれかの層（又は膜）に他の層（又は膜）を形成する材料を塗工等により形成してもよく、各層（又は膜）の融着又は溶着により形成してもよく、弾性接着剤を用いた各層（又は膜）の接着により形成してもよい。
【００４６】
この保護層５ａ，５ｂの材質としては、柔軟性を有する限り特に限定されず、例えば合成樹脂、ゴム、不織布、変形可能な形状又は材質の金属や金属化合物等が挙げられる。なお、表裏の保護層５ａ，５ｂは、異なる材質で形成されてもよい。
【００４７】
前記合成樹脂としては、例えばフェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ）、アクリロニトリルスチレン樹脂（ＡＳ）、ポリメチルメタアクリル（ＰＭＭＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）等が挙げられる。
【００４８】
前記ゴムとしては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム（Ｑ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ，ＥＣＯ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等が挙げられる。中でも、強度等の点から天然ゴムが好ましい。
【００４９】
保護層５ａ，５ｂの平均厚みの下限としては、１０μｍが好ましく、１５μｍがより好ましい。一方、保護層５ａ，５ｂの平均厚みの上限としては、５ｍｍが好ましく、２ｍがより好ましい。保護層５ａ，５ｂの平均厚みが前記下限に満たないと、十分にＣＮＴ膜２を保護できないおそれがある。逆に、保護層５ａ，５ｂの平均厚みが前記上限を超えると、当該歪センサ１が不必要に厚くなるおそれや、ＣＮＴ膜２の弾性率が大きくなり測定対象の変形を阻害するおそれがある。なお、表裏の保護層５ａ，５ｂの平均厚みは、互いに異なってもよい。
【００５０】
（電極）
電極３は、平板状の基体部３ａと、基体部３ａのＣＮＴ膜２側の面に突出する凸条の突起部３ｂとを有する。基体部３ａ及び突起部３ｂはいずれも導電性を有する。突起部３ｂは、ＣＮＴ繊維と当接することで電極３とＣＮＴ繊維との接触面積を高める。電極３は、突起部３ｂがＣＮＴ膜２に対向した状態で保護層５ａの一方の面に押圧されることで、突起部３ｂが保護層５ａを突き破り、さらにこの突起部３ｂがＣＮＴ膜２の中へ侵入する。加えて、突起部３ｂは、複数のＣＮＴ繊維の絶縁性エラストマーを主成分とする被覆を貫通する。すなわち、突起部３ｂは保護層５ａを突き破る効果、複数のＣＮＴ繊維を被覆する絶縁性エラストマーを主成分とする被覆を貫通する効果及びＣＮＴ膜２と広い面積で接触する効果を兼ね備える。これにより、当該歪みセンサ１は、突起部３ｂを複数のＣＮＴ繊維に的確に当接させることができると共に、電極３とＣＮＴ膜２との接着強度を容易かつ確実に高めることができる。なお、電極３は、それ自体本発明を構成するものである。
【００５１】
電極３は当該歪センサ１の検出信号を電気的に取り出すための端子として使用される。また、電極３は、当該歪センサ１の使用中に実質的に伸縮しない。なお、「実質的に伸縮しない」とは、当該歪センサ１を用いた測定中における平面視で一対の電極３間に配設される領域（以下、「伸縮領域Ａｓ」ともいう。）の伸縮率に対する電極３の伸縮率の比が、１／１００以下、好ましくは１／１０００以下であることを意味する。
【００５２】
また、当該歪センサ１を用いた測定中における電極３の伸縮率に対する伸縮領域Ａｓの伸縮率の比の桁数としては、測定における有効数値の桁数より大きいことが好ましく、２桁以上大きいことがより好ましい。
【００５３】
基体部３ａとしては、十分な非伸縮性（引張強度）と導電性とを有するものであれば特に限定されないが、例えば金属箔、導電性織布等が使用される。また、基体部３ａは、少なくとも外面に配置される導電層と、非伸縮性を付与する補強材層とを有する積層体であってもよい。前記金属箔の材質としては、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼等が挙げられる。また、前記導電性織布としては、導電性を有する金属やカーボンの繊維を含むものが使用できる。さらに、基体部３ａの表面を金等の腐食しにくい材料で被覆してもよい。また、セラミックスの表面を金等で被覆することで基体部３ａを構成してもよい。
【００５４】
基体部３ａの平均厚みの下限としては、１０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。一方、基体部３ａの平均厚みの上限としては、１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。基体部３ａの平均厚みが前記下限に満たないと、曲げ等により基体部３ａが破断するおそれがある。逆に、基体部３ａの平均厚みが前記上限を超えると、当該歪センサ１が不必要に厚くなるおそれや、非伸縮領域Ａｎの可撓性が不足して測定対象に適切に貼着できないおそれがある。
【００５５】
突起部３ｂは、基体部３ａのＣＮＴ膜２側の面に複数形成されている。複数の突起部３ｂの長手方向は平行である。また、複数の突起部３ｂは、図３に示すように、長手方向が前記ＣＮＴ繊維の配向方向と略平行である。つまり、複数の突起部３ｂは、長手方向が当該歪みセンサ１の伸縮方向と略平行である。このように複数の突起部３ｂの長手方向がＣＮＴ繊維の配向方向と略平行であることによって、複数のＣＮＴ繊維により構成されるＣＮＴ膜２の中に複数の突起部３ｂを浸入させつつ、複数の突起部３ｂの長手方向に伸びる面をＣＮＴ繊維の外周面に当接し易い。そのため、このＣＮＴ繊維と突起部３ｂとの接触面積を著しく高めることができる。
【００５６】
なお、電極３は、この突起部３ｂを必ずしも複数有する必要はなく、突起部３ｂの数は１個であってもよい。前記突起部３ｂの個数の下限としては、１個であり、２個がより好ましい。一方、前記突起部３ｂの個数の上限としては、８個が好ましく、６個がより好ましい。前記突起部３ｂの個数が前記範囲内であることによって、突起部３ｂとＣＮＴ繊維との接触面積を高めることができる。また、この突起部３ｂによってＣＮＴ繊維が切断されるのを抑制することができると共に、ＣＮＴ膜２の強度が低下するのを抑制することができる。
【００５７】
複数の突起部３ｂの材質としては、導電性を有すると共に一定の耐熱性及び硬度を有する限り特に限定されるものではなく、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼等の金属やこれらの金属を含む合金が挙げられる。複数の突起部３ｂの製造方法としては、特に限定されるものではなく、例えばプレス成型等によって基体部３ａと一体成型する製造や、ナノインプリント、エッチング、サンドブラスト等によって形成する方法等が挙げられる。また、電極３は、基体部３ａ及び複数の突起部３ｂを別個に製造した上、複数の突起部３ｂを基体部３ａの表面に接着剤等によって貼り付けることで製造してもよい。
さらに、複数の突起部３ａの表面を金等の腐食しにくい材料で被覆してもよい。また、セラミックスの表面を金等によって被覆することで突起部３ｂを構成してもよい。
【００５８】
各突起部３ｂは、図４及び図５に示すように、稜線方向を長手方向とし、平面視でこの稜線方向と垂直な方向を幅方向とし、かつ突出方向を高さ方向とする略直方体状に形成されている。また、各突起部３ｂは、図６に示すように、先端部が先端に向けて徐々に縮幅している。このように、各突起部３ｂの先端部が先端に向けて徐々に縮幅していることによって、電極３を押圧によってＣＮＴ繊維に当接させやすい。具体的には、各突起部３ｂの先端部が先端に向けて徐々に縮幅している場合、電極３がＣＮＴ膜２の一方の面側に押圧された際に、各突起部３ｂが保護層５ａを貫通してＣＮＴ膜２を構成するＣＮＴ繊維間の隙間に入り易い。また、この際各突起部３ｂが一定以上の高さを有することで、この突起部３ｂの先端は、ＣＮＴ膜２の他方の面側まで至ることもできる。これにより、各突起部３ｂの長手方向に伸びる面とＣＮＴ繊維の外周面との当接面積が十分に高められる。さらに、各突起部３ｂの長手方向とＣＮＴ繊維の配向方向が略平行であるので、当該歪みセンサ１の伸縮によって各突起部３ｂの長手方向とＣＮＴ繊維の配向方向とが多少ずれたとしてもＣＮＴ繊維にストレスがかかり難く、かつ接触面積も保たれ易い。
【００５９】
突起部３ｂの長手方向の平均長さの下限としては、０．２ｍｍが好ましく、２ｍｍがより好ましい。一方、突起部３ｂの長手方向の平均長さの上限としては、１ｃｍが好ましく、５ｍｍがより好ましい。突起部３ｂの長手方向の平均長さが前記下限に満たないと、ＣＮＴ繊維との接触面積を十分に大きくすることができないおそれがある。逆に、突起部３ｂの長手方向の平均長さが前記上限を超えると、保護層５ａ、保護層５ｂ及びＣＮＴ膜２を長手方向（ＣＮＴ繊維の配向方向）に割ってしまうおそれがある。
【００６０】
突起部３ｂの幅方向の平均長さの下限としては、０．０５ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。一方、突起部３ｂの幅方向の平均長さの上限としては、２ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。突起部３ｂの幅方向の平均長さが前記下限に満たないと、突起部３ｂの強度が十分高くならず、突起部３ｂをＣＮＴ膜２側に差し込み難くなるおそれがある。
【００６１】
突起部３ｂの平均高さの下限としては、１０μｍが好ましく、１５μｍがより好ましく、１８μｍがさらに好ましい。一方、突起部３ｂの平均高さの上限としては、１ｃｍが好ましく、５ｍｍがより好ましく、２ｍｍがさらに好ましい。突起部３ｂの平均高さが前記下限に満たないと、突起部３ｂを的確にＣＮＴ繊維に当接することができないおそれがある。逆に、突起部３ｂの平均高さが前記上限を超えると、突起部３ｂが不要に高くなり、当該歪みセンサ１の裏面側から突出するおそれがある。
【００６２】
なお、突出部３ｂは、ＣＮＴ膜２を表裏方向に貫通することによって、電極３とＣＮＴ膜２との接着強度を容易かつ確実に高めることができると共に、非伸縮領域Ａｎが不規則に伸長するのを的確に抑制することができる。そのため、突起部３ｂは、ＣＮＴ膜２を表裏方向に貫通できるだけの高さを有することが好ましい。従って、この点を考慮した場合の突起部２３ｂの平均高さの下限としては、例えば２０μｍとすることができる。また、非伸縮領域Ａｎが不規則に伸長するのをさらに的確に防止するためには、突起部３ｂはこの突起部３ｂが配設される基体部３ａと対向する挟持シート４の内部まで貫通させてもよい。この点を考慮した場合の突起部２３ｂの平均高さ下限としては、例えば３０μｍとすることも可能である。
【００６３】
突起部３ｂの突出方向に対するこの突起部３ｂの先端部の傾斜角の下限としては、１０°が好ましく、２０°がより好ましい。一方、前記傾斜角の上限としては、６０°が好ましく、４５°がより好ましい。前記傾斜角が前記下限に満たないと、先端部の先端側の強度が低下するおそれがある。逆に、前記傾斜角が前記上限を超えると、突起部３ｂをＣＮＴ膜２側に差し込み難くなるおそれがある。
【００６４】
電極３は、例えば接着剤を用いて積層することができる。またこの接着剤としては、例えば粘着剤、硬化性接着剤、熱可塑性接着剤等が使用できる。前記粘着剤としては、例えばアクリル系粘着剤等が挙げられる。前記硬化性接着剤としては、エポキシ系接着剤等が挙げられる。また、前記接着剤としては、合成樹脂中に導電性フィラーを含有する導電性接着剤を用いることもできる。
【００６５】
電極３をＣＮＴ膜２の一方の面側に積層する場合、複数の突起部３ｂを的確にＣＮＴ繊維と当接させるためには、前記接着剤は基体部３ｂの他方の面側のみに付着させるのが好ましい。つまり、前記接着剤は、複数の突起部３ｂには付着させないことが好ましい。そのため、例えば基体部３ａの他方の面側に接着剤を配置するための接着剤収容凹部を設けてもよい。このような構成によれば、接着剤が複数の突起部３ｂに付着するのを容易に防止することができる。
【００６６】
（挟持シート）
挟持シート４は、非伸縮領域Ａｎの他方の面を覆うよう保護層５ｂの他方の面に積層されている。挟持シート４は、例えば接着剤を用いて積層することができる。この接着剤としては、電極３を積層するために使用されるものと同様のものを用いることができる。
【００６７】
この挟持シート４は、電極３と同様に、当該歪センサ１の使用中に実質的に伸縮せず、非伸縮領域Ａｎの伸縮を防止する。つまり、挟持シート４は、電極３との間にＣＮＴ膜２及び一対の保護層５ａ，５ｂの非伸縮領域Ａｎを挟み込むことで、非伸縮領域Ａｎの伸縮をより確実に防止する。このため、挟持シート４を備えることにより、当該歪センサ１は、ＣＮＴ膜２及び一対の保護層５ａ，５ｂの非伸縮領域Ａｎと伸縮領域Ａｓとがより明確に区分される。従って、当該歪センサ１は、伸縮量とＣＮＴ膜２の電気抵抗値との相関が高く、歪の検出精度に優れる。
【００６８】
挟持シート４の材質としては、十分な非伸縮性を有するものであればよく、導電性のものであっても絶縁性のものであってもよい。具体的には、挟持シート４としては、例えばポリイミド、ポリエチレンテレフタレート等を主成分とする樹脂製シート、ガラスクロス等の織布などを使用することができ、電極３と同様のものを使用することもできる。また、挟持シート４として、予め粘着剤が積層された市販の粘着テープを使用してもよい。
【００６９】
挟持シート４の平均厚みの下限としては、２０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。一方、挟持シート４の平均厚みの上限としては、１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。挟持シート４の平均厚みが前記下限に満たないと、曲げ等により挟持シート４が破断するおそれがある。逆に、挟持シート４の平均厚みが前記上限を超えると、当該歪センサ１が不必要に厚くなるおそれや、非伸縮領域Ａｎの可撓性が不足して測定対象に適切に貼着できないおそれがある。
【００７０】
対向し合う電極３と挟持シート４とは、例えばボルト、リベット、クランプ等の締結部材（不図示）により挟持されてもよい。この締結部材は、電極３、保護層５ａ，５ｂ、ＣＮＴ膜２及び挟持シート４を貫通してもよい。また、締結部材は、測定対象に当該歪センサ１を固定するための部材と兼用されてもよい。
【００７１】
＜製造方法＞
当該歪センサ１は、例えばＣＮＴ膜２及び一対の保護層５ａ，５ｂを有するシート体を形成する工程と、このシート体を切り抜きにより所望の平面形状に形成する工程と、保護層５ａの一方の面に一対の電極３を積層する工程と、保護層５ｂの他方の面に一対の挟持シート４を積層する工程とを備える方法により製造することができる。
【００７２】
＜利点＞
当該歪みセンサ１は、ＣＮＴ膜２の両端部の一方の面側に配設される一対の電極３がＣＮＴ膜２側に突出し、導電性を有する凸条の突起部３ｂを有する。そのため、当該歪みセンサ１は、この凸状の突起部３ｂをＣＮＴ繊維に当接することによって、一対の電極３と複数のＣＮＴ繊維との接触面積を容易かつ確実に大きくすることができる。つまり、凸条の突起部３ｂは稜線を有するので、この稜線を含む面をＣＮＴ膜２を構成するＣＮＴ繊維と当接させ易く、突起部３ｂとＣＮＴ膜２との接触面積を容易かつ確実に高めることができる。また、このように稜線を含む面をＣＮＴ繊維と当接させる場合、ＣＮＴ膜２の伸縮に起因して突起部３ｂとＣＮＴ繊維との接触面積が変化し難い。従って、当該歪みセンサ１は、ＣＮＴ膜２と電極３との導通性を十分に高めてＣＮＴ膜２の伸縮歪みを精度よく検出することができる。
【００７３】
当該電極３は、平板状の基体部３ａと、この基体部３ａのＣＮＴ膜２側面に突出する凸条の突起部３ｂとを備えるので、既述のようにＣＮＴ膜２との接触面積を容易かつ確実に大きくすることができる。従って、当該電極３は、ＣＮＴ膜２との導通性を十分に高めてＣＮＴ膜２の伸縮歪みを精度よく検出することができる。
【００７４】
［第二実施形態］
＜歪みセンサ＞
図７の歪みセンサ１１は、一方向に配向する複数のＣＮＴ繊維を含むＣＮＴ膜１２と、このＣＮＴ膜１２の両端部かつ一方の面側に配設される一対の電極１３と、このＣＮＴ膜１２の両端部かつ他方の面側に前記一対の電極１３と対向して配設される一対の挟持シート４とを備える。また、図７の歪みセンサ１は、ＣＮＴ膜１２の一方の面側かつ一対の電極１３の他方の面側に配設される保護層５ａと、ＣＮＴ膜１２の他方の面側かつ一対の挟持シート４の一方の面側に配設される保護層５ｂとを有する。図７の歪みセンサ１１の一対の挟持シート４及び保護層５ａ，５ｂは、図１及び図２の歪みセンサ１の一対の挟持シート４及び保護層５ａ，５ｂと同様のため、同一符号を付して説明を省略する。
【００７５】
（ＣＮＴ膜）
ＣＮＴ膜１２は、図８に示すように、複数のＣＮＴ繊維の配向方向がこのＣＮＴ膜１２の幅方向とされており、このＣＮＴ繊維の配向方向以外は図１及び図２の歪みセンサ１のＣＮＴ膜１２と同様とすることができる。
【００７６】
（電極）
電極１３は、平板状の基体部１３ａと、基体部１３ａのＣＮＴ膜１２側の面に突出する凸条の突起部１３ｂとを有する。電極１３は、複数の突起部１３ｂの長手方向がＣＮＴ膜２の幅方向と平行であること以外は図１及び図２の電極３と同様に構成される。
【００７７】
＜利点＞
当該歪みセンサ１１は、図１及び図２の当該歪みセンサ１と同様、凸状の突起部１３ｂをＣＮＴ繊維により構成されるＣＮＴ膜１２の中に侵入させて、突起部１３ｂをＣＮＴ繊維に当接させることによって、一対の電極１３と複数のＣＮＴ繊維との接触面積を容易かつ確実に大きくすることができる。従って、当該歪みセンサ１１は、ＣＮＴ膜１２と一対の電極１３との導通性を十分に高めてＣＮＴ膜１２の伸縮歪みを精度よく検出することができる。
【００７８】
［第三実施形態］
図９及び図１０の歪みセンサ２１は、一方向に配向する複数のＣＮＴ繊維を含むＣＮＴ膜２と、このＣＮＴ膜２の両端部かつ一方の面側に配設される一対の電極２３と、このＣＮＴ膜２の両端部かつ他方の面側に前記一対の電極２３と対向して配設される一対の挟持シート４とを備える。また、図９及び図１０の歪みセンサ２１は、ＣＮＴ膜２の一方の面側かつ一対の電極２３の他方の面側に配設される保護層５ａと、ＣＮＴ膜２の他方の面側かつ一対の挟持シート４の一方の面側に配設される保護層５ｂとを有する。図９及び図１０の歪みセンサ２１のＣＮＴ膜２、一対の挟持シート４及び保護層５ａ，５ｂは、図１及び図２の歪みセンサ１のＣＮＴ膜２、一対の挟持シート４及び保護層５ａ，５ｂと同様のため、同一符号を付して説明を省略する。
【００７９】
（電極）
電極２３は、平板状の基体部２３ａと、基体部２３ａのＣＮＴ膜２側の面に突出する凸条の突起部２３ｂとを有する。基体部２３ａ及び突起部２３ｂは、いずれも導電性を有する。基体部２３ａは、図１及び図２の電極３の基体部３ａと同様の構成とすることができる。突起部２３ｂは、図１１に示すように、基体部２３ａの外面（一方の面）からステープルを刺し通すことによって形成されている。具体的には、ステープルの対向する一対の脚部がそれぞれ突起部２３ｂとして構成されている。なお、ステープルとしては、凸条を形成できるものである限り特に限定されるものではなく、例えば市販のホッチキスの針等を用いることが可能である。また、このステープルは、挟持シート４を貫通した上、先端が挟持シート４の他方の面から突出するのが好ましい。さらに、挟持シート４の他方の面から突出したステープルの先端は、挟持シート４の他方の面に当接するように折り曲げて固定されるのが好ましい。また、この折り曲げ方向としては対向方向が好ましい。なお、このようにステープルの先端を挟持シート４の他方の面から突出させる場合、突起部２３ｂの平均高さとしては、例えば２ｍｍ以上８ｍｍ以下とすることができる。
【００８０】
突起部２３ｂの材質としては、導電性を有すると共に一定の耐熱性及び硬度を有する限り特に限定されるものではなく、例えば図１及び図２の電極３の突起部３ｂと同様のものが挙げられる。各突起部２３ｂは、稜線方向を長手方向とし、平面視でこの稜線方向と垂直な方向を幅方向とし、かつ突出方向を高さ方向とする略直方体状に形成されている。また、各突起部２３ｂは、先端部が先端に向けて徐々に縮幅している。また、突起部２３ｂは、長手方向がＣＮＴ繊維の配向方向と略平行である。
【００８１】
突起部２３ｂの長手方向の平均長さ、幅方向の平均長さ、平均高さ及び先端部の傾斜角は、図１及び図２の電極３の突起部３ｂと同様とすることができる。
【００８２】
＜利点＞
当該歪みセンサ２１は、突起部２３ｂが基体部２３ａの外面からステープルを刺し通すことにより形成されるので、容易に突起部２３ｂを形成することができる。さらに、かかる構成によると、電極２３とＣＮＴ膜２との接着強度を高めることができる。
【００８３】
［第四実施形態］
図１２及び図１３の歪みセンサ３１は、一方向に配向する複数のＣＮＴ繊維を含むＣＮＴ膜３２と、このＣＮＴ膜３２の両端部かつ一方の面側に配設される一対の電極３３とを備える。また、図１２及び図１３の歪みセンサ３１は、ＣＮＴ膜３２の他方の面側に配設される保護層３４を備える。
【００８４】
（ＣＮＴ膜）
ＣＮＴ膜３２は、長手方向に配向する複数のＣＮＴ繊維を含む芯材と、この芯材の外周面を被覆する保護膜とを有する複数の糸状の歪みセンサ素子３２ａを有する。複数の歪みセンサ素子３２ａは、平面状に略平行に配設されている。これらの歪みセンサ素子３２ａは、保護層３４の一方の面に単層状に積層されている。また、前記芯材は、ＣＮＴ繊維と絶縁性繊維とを含む複数の繊維を一方向に配向した繊維束として構成されている。
【００８５】
前記保護膜は、絶縁性エラストマーを主成分とする材料によって構成されている。つまり、複数のＣＮＴ繊維の外周に絶縁性エラストマーを主成分とする材料が被覆されている。ＣＮＴ膜３２は、この絶縁性エラストマーの弾性力によって弾性を有し、少なくとも長手方向に伸縮可能に構成されている。前記保護膜は、絶縁性エラストマーを主成分とする材料によって外周を被覆することでＣＮＴ繊維の損傷や、芯材への異物の混入を防止する。この絶縁性エラストマーとしては、例えば図１及び図２の歪みセンサ１のＣＮＴ繊維を被覆するのと同様の絶縁性エラストマーが挙げられる。
【００８６】
（電極）
電極３３は、平板状の基体部３３ａと、基体部３３ａのＣＮＴ膜３２側の面に突出する１個の凸条の突起部３３ｂとを有する。基体部３３ａ及び突起部３３ｂは、いずれも導電性を有する。基体部３３ａは、図１及び図２の電極３の基体部３ａと同様の構成とすることができる。
【００８７】
突起部３３ｂの材質としては、導電性を有すると共に一定の耐熱性及び硬度を有する限り特に限定されるものではなく、例えば図１及び図２の電極３の突起部３ｂと同様のものが挙げられる。突起部３３ｂは、稜線方向を長手方向とし、平面視でこの稜線方向と垂直な方向を幅方向とし、かつ突出方向を高さ方向とする略直方体状に形成されている。また、突起部３３ｂは、先端部が先端に向けて徐々に縮幅している。さらに、突起部３３ｂは、長手方向がＣＮＴ繊維の配向方向と交差する。具体的には、突起部３３ｂの長手方向はＣＮＴ繊維の配向方向と略直交する。
【００８８】
突起部３３ｂは、複数の糸状の歪みセンサ素子３２ａと接触しており、好ましくは全ての糸状の歪みセンサ素子３２ａと接触している。突起部３３ｂは、これらの糸状の歪みセンサ素子３２ａの一方の面側と接触している。突起部３３ｂは、複数の糸状の歪みセンサ素子３２ａを構成する芯材の表層に被覆される保護膜を貫通することで複数のＣＮＴ繊維と当接しており、これにより電極３３とＣＮＴ膜３２とが導通している。
【００８９】
突起部３３ｂの長手方向の平均長さの下限としては、１ｍｍが好ましく、１ｃｍがより好ましい。一方、突起部３３ｂの長手方向の平均長さの上限としては、１０ｃｍが好ましく、５ｃｍがより好ましい。突起部３３ｂの長手方向長さが前記下限に満たないと、複数の糸状の歪みセンサ素子３２ａと接触させ難くなるおそれがある。逆に、突起部３３ｂの長手方向の平均長さが前記上限を超えると、突起部３３ｂがＣＮＴ膜３２の幅方向の両端よりも外側に突出するおそれがある。なお、突起部３３ｂの長手方向の両端は、ＣＮＴ膜３２の幅方向の両端まで至るのが好ましい。突起部３３ｂの長手方向の両端がＣＮＴ膜３２の幅方向の両端まで至る場合、１個の突起部３３ｂを複数の歪みセンサ素子３２ａに接触させることで、複数の歪みセンサ素子３２ａとの接触面積を容易かつ確実に大きくすることができる。またこのような構成によると、本実施形態のように複数の歪みセンサ素子３２ａが保護層３４の一方の面に単層状に積層されている場合、１個の突起部３３ｂによって、全ての歪みセンサ素子３２ａとの接触面積を高めることができる。
【００９０】
突起部３３ｂの平均高さの下限としては、１０μｍが好ましく、１５μｍがさらに好ましい。一方、突起部３３ｂの平均高さの上限としては、４ｍｍが好ましく、２ｍｍがより好ましい。突起部３３ｂの平均高さが前記下限に満たないと、突起部３３ｂを的確にＣＮＴ繊維に当接することができないおそれがある。逆に、突起部３３ｂの平均高さが前記上限を超えると、突起部３３ｂの長手方向がＣＮＴ繊維の配向方向と交差していることから、ＣＮＴ繊維を切断してしまうおそれがある。
【００９１】
なお、突起部３３ｂの幅方向の平均長さ及び先端部の傾斜角としては、図１及び図２の電極３の突起部３ｂと同様とすることができる。
【００９２】
（保護層）
保護層３４は、ＣＮＴ膜３２の他方の面に直接積層される。保護層３４は、ＣＮＴ膜３２の他方の面を覆い、ＣＮＴ膜３２を保護する。保護層３４としては、例えば図１及び図２の歪みセンサ１の保護層５ｂと同様の構成とすることができる。また、保護層３２としては、ＣＮＴ膜３２の長手方向に伸縮可能な布帛を用いることも可能である。
【００９３】
＜利点＞
当該歪みセンサ３１は、図１及び図２の当該歪みセンサ１と同様、凸状の突起部３３ｂをＣＮＴ繊維に当接させることによって、一対の電極３３と複数のＣＮＴ繊維との接触面積を容易かつ確実に大きくすることができる。従って、当該歪みセンサ３１は、ＣＮＴ膜３２と一対の電極３３との導通性を十分に高めてＣＮＴ膜３２の伸縮歪みを精度よく検出することができる。
【００９４】
さらに、当該歪みセンサ３１は、突起部３３ｂの長手方向がＣＮＴ繊維の配向方向と略直交するので、１個の突起部３３ｂを複数のＣＮＴ繊維に接触させることで、複数のＣＮＴ繊維との接触面積を容易かつ確実に大きくすることができる。
【００９５】
［その他の実施形態］
なお、本発明に係る歪みセンサ及び電極は、前記態様の他、種々の変更、改変を施した態様で実施することができる。例えば当該歪みセンサは、必ずしも前記ＣＮＴ膜の両面に積層される保護層、並びに一対の電極に対向して配設される一対の挟持シートを有する必要はない。また、当該歪みセンサは、必ずしも突起部が絶縁性エラストマーを主成分とするＣＮＴ繊維の被覆を貫通していなくてもよい。当該歪みセンサは、例えば複数のＣＮＴ繊維の表層に絶縁性エラストマーを主成分とする材料が被覆されている場合であっても、ＣＮＴ膜と電極とが平面視で対向する領域において、この絶縁性エラストマーを主成分とする被覆を除去した上で電極と複数のＣＮＴ繊維とを積層してもよい。
【００９６】
当該歪みセンサ及び電極は、前記各実施形態の構成を適宜組み合わせて構成することが可能である。例えば、ＣＮＴ膜が長手方向に配向する複数のＣＮＴ繊維を含む芯材と、この芯材の外周面を被覆する保護膜とを有する糸状体である第四実施形態のような場合に、電極の突起部の長手方向とＣＮＴ繊維の配向方向が略平行であってもよい。また、ＣＮＴ膜がこのような糸状体を有しない場合に、電極の突起部の長手方向とＣＮＴ繊維の配向方向が略直交していてもよい。さらに、当該歪みセンサは、例えば一方の電極の突起部の長手方向とＣＮＴ繊維の配向方向が略平行とされ、かつ他方の電極の突起部の長手方向がＣＮＴ繊維の配向方向と略直交してもよい。加えて、当該歪みセンサは、各電極が２以上の突起部を有する場合、これらの突起部の長手方向が平行である必要はない。また、突起部の長手方向とＣＮＴ繊維の配向方向とが略平行とされる場合でも、この突起部の先端はＣＮＴ膜の他方の面側まで至る必要はなく、例えばＣＮＴ膜の表層側に位置してもよい。
【００９７】
突起部の形状は前記実施形態の形状に限定されるものではない。例えば前記突起部は先端に向けて徐々に縮幅する先端部を有しなくてもよい。また、先端部を有する場合であっても、この先端部は、例えば略同一幅を有する基端部の先端に連結されてもよく、突起部が先端部のみから構成されてもよい。さらに、先端部の先端は、Ｖ字状の突出形状であってもよく、台形状であってもよい。前記先端部の先端が台形状とされる場合、この先端の平均幅としては、例えば１μｍ以上２ｍｍ以下とすることができる。
【００９８】
前記突起部は、例えば基体部の外面からＣＮＴ膜に扁平な導電性糸を刺し通すことによって形成されてもよい。さらに、前記電極としては、例えば図１４及び図１５に示すような形状を採用することも可能である。以下、図１４及び図１５の電極について説明する。
【００９９】
図１４の電極４１は、平板状の基体部４１ａと、この基体部４１ａのＣＮＴ膜側の面に突出する複数の凸条の突起部４１ｂとを有する。この電極４１は、突起部４１ｂの一方の側面が他方の側面側に湾曲している。これにより、この湾曲面をＣＮＴ繊維の外周面に沿わせるように当接することで、この突起部４１ｂとＣＮＴ繊維との接触面積をさらに大きくすることができる。また、かかる構成によると、突起部４１ｂとＣＮＴ繊維との当接状態を安定的に保持し易い。
【０１００】
図１５の電極５１は、平板状の基体部５１ａと、この基体部５１ａのＣＮＴ膜側の面に突出する複数の凸条の突起部５１ｂとを有する。この電極５１は、複数の突起部５１ｂが基体部５１ａの表面にストライプ状に配設されている。これにより、突起部５１ｂを密に配置して、電極５１とＣＮＴ繊維との接触面積を大きくすることができる。
【０１０１】
前記一対の電極は、必ずしもＣＮＴ膜の一方の面側に配設される必要はない。前記一対の電極は、例えば一方の電極がＣＮＴ膜の一方の面側に配設され、かつ他方の電極がＣＮＴ膜の他方の面側に配設されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
以上説明したように、本発明の歪みセンサは、ＣＮＴ膜と電極との導通性を十分に高めてＣＮＴ膜の伸縮歪みを精度よく検出することができるので、伸縮率が大きい伸び歪みを測定するためのセンサとして適している。また、本発明の電極は、伸縮率が大きい伸び歪みを測定するためのセンサ用の電極として適している。
【符号の説明】
【０１０３】
１，１１，２１，３１  歪みセンサ
２，１２，３２  ＣＮＴ膜
３２ａ  歪みセンサ素子
３，１３，２３，３３，４１，５１  電極
３ａ，１３ａ，２３ａ，３３ａ，４１ａ，５１ａ  基体部
３ｂ，１３ｂ，２３ｂ，３３ｂ，４１ｂ，５１ｂ  突起部
４  挟持シート
５ａ，５ｂ，３４  保護層
Ａｓ  伸縮領域
Ａｎ  非伸縮領域
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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