(57)【要約】【課題】本発明は、使用時に複数のセンシング部を比較的正確に配置できる歪みセンサ及び複数のセンシング部に比較的均等に張力が付与された歪みセンサユニットを提供することを課題とする。【解決手段】本発明に係る歪みセンサは、並列して配置され、長さ方向の伸縮歪みを検出する糸状又は帯状の複数のセンシング部と、前記複数のセンシング部間の少なくとも一部に配設される連結部とを備え、前記連結部が伸縮性を有する。前記複数のセンシング部が平面視で互いに平行な直線状であるとよい。前記複数のセンシング部の端部間を接続する１又は複数の接続部をさらに備え、前記複数のセンシング部と１又は複数の接続部とが同一材料から一体に形成されているとよい。本発明に係る歪みセンサユニットは、伸縮性を有するシート状の基材と、この基材に積層される当該歪みセンサとを備え、前記基材が無負荷の状態で、前記センシング部及び連結部に張力が付与されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列して配置され、長さ方向の伸縮を検出する糸状又は帯状の複数のセンシング部と、
前記複数のセンシング部間の少なくとも一部に配設される連結部と
を備え、
前記連結部が伸縮性を有する歪みセンサ。
【請求項２】
前記複数のセンシング部が平面視で互いに平行な直線状である請求項１に記載の歪みセンサ。
【請求項３】
前記複数のセンシング部の端部間を接続する１又は複数の接続部をさらに備え、
前記複数のセンシング部と１又は複数の接続部とが同一材料から一体に形成されている請求項１又は請求項２に記載の歪みセンサ。
【請求項４】
２本のセンシング部における長さ方向の同じ側の端部にそれぞれ接続端子を有する請求項３に記載の歪みセンサ。
【請求項５】
隣接する前記センシング部間に平面視で連結部の不存在領域が存在する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の歪みセンサ。
【請求項６】
伸縮性を有するシート状の基材と、この基材に積層される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の歪みセンサとを備え、
前記基材が無負荷の状態で、前記センシング部及び連結部に張力が付与されている歪みセンサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪みセンサ及び歪みセンサユニットに関する。
【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）。この公報に記載の歪みセンサはセンシング部として、所定方向に配向させた複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ膜を有する。このような歪みセンサは、カーボンナノチューブ膜がカーボンナノチューブ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、大きな歪みも検出することができる。
【０００４】
前記公報には、ＣＮＴ膜を用いた歪みセンサを手袋や絆創膏等の基材に接着し、人体の動きを検出する歪みセンサユニットが記載されている。このような歪みセンサユニットの検出精度を向上する方法としては、帯状のＣＮＴ膜を複数並列に配設する方法が考えられる。
【０００５】
しかしながら、帯状のＣＮＴ膜は、非常に柔らかく、容易にねじれたり湾曲したりする。このため、複数のＣＮＴ膜が並列に配設された歪みセンサでは、ＣＮＴ膜同士が絡み合ったり、いずれかのＣＮＴ膜がねじれたりして、全てのＣＮＴ膜を正確に平行に配設することが容易ではない。
【０００６】
また、ＣＮＴ膜を用いる歪みセンサユニットで比較的小さい伸長も検出できるようにするためには、予めＣＮＴ膜に張力を付与して僅かに伸長した状態で基材に接着する必要がある。特に、１枚の基材に複数の帯状のＣＮＴ膜を配設する場合、複数のＣＮＴ膜に等しい張力を付与した状態で基材に接着しなければならない。複数のＣＮＴ膜が並列に配設された歪みセンサを用いる場合、全てのＣＮＴ膜に均等に張力を付与することは容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−４７７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記不都合に鑑みて、本発明は、使用時に複数のセンシング部を比較的正確に配置できる歪みセンサ及び複数のセンシング部に比較的均等に張力が付与された歪みセンサユニットを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するためになされた発明は、並列して配置され、長さ方向の伸縮を検出する糸状又は帯状の複数のセンシング部と、前記複数のセンシング部間の少なくとも一部に配設される連結部とを備え、前記連結部が伸縮性を有する歪みセンサである。
【００１０】
前記複数のセンシング部が平面視で互いに平行な直線状であるとよい。
【００１１】
前記複数のセンシング部の端部間を接続する１又は複数の接続部をさらに備え、前記複数のセンシング部と１又は複数の接続部とが同一材料から一体に形成されているとよい。
【００１２】
２本のセンシング部における長さ方向の同じ側の端部にそれぞれ接続端子を有するとよい。
【００１３】
隣接する前記センシング部間に平面視で連結部の不存在領域が存在するとよい。
【００１４】
また、本発明の課題を解決するためになされた別の発明は、伸縮性を有するシート状の基材と、この基材に積層される当該歪みセンサとを備え、前記基材が無負荷の状態で、前記センシング部及び連結部に張力が付与されている歪みセンサユニットである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る歪みセンサは、糸状又は帯状の複数のセンシング部間の少なくとも一部に伸縮性を有する連結部を備えるので、測定対象等に貼り付ける際にセンシング部同士の間隔が一定に保たれ、互いに絡み合うことがない。このため、当該歪みセンサは、使用時に複数のセンシング部を比較的正確に配置できる。また、当該歪みセンサを備える本発明に係る歪みセンサユニットは、製造工程において複数のセンシング部に比較的均等に張力を付与することができるので、複数のセンシング部の張力が比較的均等である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態の歪みセンサを示す模式的平面図である。
【図２】図１の歪みセンサの模式的Ａ−Ａ線断面図である。
【図３】図１の歪みセンサを備える歪みセンサユニットの模式的平面図である。
【図４】本発明の図１とは異なる実施形態の歪みセンサを示す模式的平面図である。
【図５】本発明の図１及び図４とは異なる実施形態の歪みセンサを示す模式的平面図である。
【図６】本発明の図１、図４及び図５とは異なる実施形態の歪みセンサを示す模式的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
［第一実施形態］
図１及び図２に示す本発明の第一実施形態に係る歪みセンサ１は、並列して配置され、長さ方向の伸縮を検出する糸状又は帯状の２本のセンシング部２と、前記複数のセンシング部２間全体に配設され、伸縮性を有する連結部３とを備える。
【００１９】
また、当該歪みセンサ１は、各センシング部２の一方側の端部に配設される１対の電極４と、２本のセンシング部２の他方側の端部間を接続する１つの接続部５とをさらに備える。
【００２０】
＜センシング部＞
２本のセンシング部２は、平面視で互いに平行な直線状に形成される。具体例としては、センシング部２は、細い帯状に形成されて同一平面上に配設される。
【００２１】
センシング部２は、伸縮性（弾性）を有し、伸縮に応じて電気的特性が変化するものであればよいが、伸縮により電気抵抗が変化する歪み抵抗素子が好適に用いられる。中でも、このセンシング部２としては、カーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴということがある）を用いたＣＮＴ歪センサが特に好適に用いられる。
【００２２】
当該歪みセンサ１は、歪抵抗素子からなるセンシング部２の両端間の抵抗値を不図示の検出回路によって測定することにより長さの増減（伸縮歪み）を検出する。
【００２３】
前記ＣＮＴ歪センサは、例えば伸縮可能なシート状の支持膜と、この支持膜の表面側に積層されるＣＮＴ膜と、前記ＣＮＴ膜を保護する保護膜とを備える構成とすることができる。
【００２４】
前記ＣＮＴ歪センサの支持膜及び保護膜の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。一方、前記支持膜の平均厚さの上限としては、１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。前記支持膜の平均厚さが前記下限に満たない場合、強度が不十分となり、ＣＮＴ膜の損傷を防止できないおそれがある。逆に、前記支持膜の平均厚さが前記上限を超える場合、センシング部２が絡み難くなることで、本発明を適用することに有利性が得られないおそれがある。
【００２５】
この支持膜及び保護膜の材質としては、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、不織布等を挙げることができる。
【００２６】
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）等を挙げることができる。
【００２７】
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）等を挙げることができる。これらのゴムの中でも強度等の点から天然ゴムが好ましい。
【００２８】
このＣＮＴ膜は、多数のＣＮＴ繊維を含有する樹脂組成物で形成される。具体的には、ＣＮＴ膜は、一方向に配向する複数のＣＮＴ繊維からなる複数のＣＮＴ繊維束と、この複数のＣＮＴ繊維束の周面を被覆する樹脂層とを有する。このようなＣＮＴ膜を延伸する歪みが加わった場合に、ＣＮＴ繊維同士の接触具合に変化が起こり、歪センサとして抵抗変化を得ることができる。なお、より効率よく歪みを検出するには、ＣＮＴ膜中のＣＮＴ繊維が伸縮方向に配向されていることが好ましい。
【００２９】
ＣＮＴ膜の無荷重状態での平均厚さの下限としては、１μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。一方、ＣＮＴ膜の平均厚さの上限としては、１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがさらに好ましい。ＣＮＴ膜の平均厚さが前記下限に満たない場合、このような薄膜の形成が困難になるおそれや、伸長時に抵抗が上昇し過ぎるおそれがある。逆に、ＣＮＴ膜の平均厚さが前記上限を超える場合、伸縮性が不十分となるおそれや、伸縮に対する抵抗変化、つまり検出感度が不十分となるおそれがある。
【００３０】
なお、ＣＮＴ膜は、ＣＮＴ繊維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。
【００３１】
ＣＮＴ繊維としては、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。
【００３２】
また、前記ＣＮＴ膜の樹脂層は、樹脂を主成分とし、複数のＣＮＴ繊維束の周面を被覆する層である。樹脂層の主成分としては、前記支持膜の材料として例示した合成樹脂やゴム等を挙げることができ、これらの中でもゴムが好ましい。ゴムを用いることで、大きな歪みに対してもＣＮＴ繊維の十分な保護機能を発揮することができる。また、ＣＮＴ膜の樹脂層は前記支持膜又は保護膜と一体に形成されてもよい。換言すると、ＣＮＴ繊維の層に含浸しない樹脂層の厚さを大きくすることによって、支持膜又は保護膜を省略してもよい。
【００３３】
これらの樹脂層とＣＮＴ膜との積層構造は、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、熱可塑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。また、樹脂層は、少なくとも部分的にＣＮＴ膜の表層及び裏層に含浸させる絶縁性エラストマーと一体に形成されてもよい。つまり、ＣＮＴ膜の形成工程において複数のＣＮＴ繊維に含浸せず、複数のＣＮＴ繊維の表裏に留まって樹脂層を形成するよう絶縁性エラストマーを塗布してもよい。また、樹脂層は複数の異なる層からなる多層構造にしてもよい。その場合には、バネ性の高い材料と組み合わせるとよい。具体的には、バネ性の高い材料としてポリウレタンを使用することが好ましい。
【００３４】
樹脂層の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、１５μｍがより好ましい。一方、樹脂層の平均厚さの上限としては、１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。樹脂層の平均厚さが前記下限に満たない場合、十分にＣＮＴ膜を保護できないおそれがある。逆に、樹脂層の平均厚さが前記上限を超える場合、ＣＮＴ膜の弾性率が大きくなることで本発明を適用することに有利性が得られないおそれがある。なお、樹脂層の平均厚さは、ＣＮＴ膜の表裏で異なってもよい。
【００３５】
このようなＣＮＴ歪センサによって形成されるセンシング部２の無荷重状態での平均幅の下限としては、０．１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。一方、センシング部２の平均幅の上限としては、１０ｍｍが好ましく、５ｍｍがより好ましい。センシング部２の平均幅が前記下限に満たない場合、検出感度が不十分となるおそれや、伸縮によりセンシング部２が断裂するおそれがある。逆に、センシング部２の平均幅が前記上限を超える場合、当該歪みセンサの面積が不必要に大きくなるおそれがある。
【００３６】
また、センシング部２の無荷重状態での平均長さは当該歪みセンサを用いて伸縮歪みを測定しようとする測定対象に応じて選択される。一般論として、センシング部２の無荷重状態での平均長さの下限としては、３ｍｍが好ましく、１５ｍｍがより好ましい。一方、センシング部２の無荷重状態での平均長さの上限としては、１５０ｍｍが好ましく、１００ｍｍがより好ましい。センシング部２の平均長さが前記下限に満たない場合、センシング部２測定対象に対する僅かなずれによって検出値が大きく変化し、検出誤差が大きくなるおそれがある。逆に、センシング部２の平均長さが前記上限を超える場合、検出する動きによって長さが変化しない領域を含むことになり、動きに対するセンシング部２の長さの変化率が小さくなることで検出感度が不十分となるおそれがある。
【００３７】
隣接する２本のセンシング部２の間隔の下限としては、センシング部２の平均幅の０．２倍が好ましく、０．５倍がより好ましい。一方、２本のセンシング部２の間隔の上限としては、センシング部２の平均幅の１０倍が好ましく、５倍がより好ましい。２本のセンシング部２の間隔が前記下限に満たない場合、当該歪みセンサの製造が容易でなくなるおそれがある。逆に、２本のセンシング部２の間隔が前記上限を超える場合、独立した２つの歪みセンサの使用に対する有利性が得られないおそれがある。
【００３８】
また、センシング部２の１０％伸び荷重の下限としては、０．０１Ｎが好ましく、０．０３Ｎがより好ましく、０．０５Ｎがさらに好ましい。一方、センシング部２の１０％伸び荷重の上限としては、０．５Ｎが好ましく、０．３Ｎがより好ましく、０．２Ｎがさらに好ましい。センシング部２の１０％伸び荷重が前記下限に満たない場合、測定対象の伸縮以外の要因で伸縮することにより検出精度が不十分となるおそれがある。逆に、センシング部２の１０％伸び荷重が前記上限を超える場合、伸長時の反力が大きくなり、測定対象の伸縮を阻害するおそれがある。
【００３９】
それぞれのセンシング部２の無荷重状態での抵抗値の下限としては、例えば１０Ωが好ましく、１００Ωがより好ましい。一方、センシング部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。センシング部２の無荷重状態での抵抗値が前記下限に満たない場合、伸び歪みを検出するための電流が大きくなり消費電力が大きくなるおそれがある。逆に、センシング部２の無荷重状態での抵抗値が前記上限を超える場合、検出回路の電圧が高くなり、小型化及び省電力化が困難となるおそれがある。
【００４０】
センシング部２の伸長による抵抗値の変化率は、十分な検出精度が得られるよう適宜選択されるものであるが、センシング部２の無荷重状態での抵抗値に対する１０％延伸した状態での抵抗値の比としては、例えば１．５倍以上２０倍以下とされる。
【００４１】
＜連結部＞
連結部３は、平面視で２本のセンシング部２の間に配設され、２本のセンシング部２を接続することで、当該歪みセンサ１を配設するまでの間、２本のセンシング部２の間隔の変動やそれぞれのねじれを抑制する。つまり、連結部３は、当該歪みセンサ１を配設する際に、２本のセンシング部２を等間隔に保持する機能を有する。
【００４２】
連結部３は、センシング部２の伸縮を阻害しないよう伸縮性を有し、特にセンシング部２の長さ方向に比較的大きい伸縮性を有することが好ましい。
【００４３】
連結部３は、側面視で２本のセンシング部２と重複するよう連結部３の側端面の間に配設されてもよく、図２に示すように２本のセンシング部２の一方の面側に積層されるシート状材料の一部（平面視で２本のセンシング部２の間の部分）から形成されてもよい。
【００４４】
連結部３のセンシング部２への取り付け方法としては、例えば接着材を用いる方法、熱圧着による方法、連結部３を形成する樹脂組成物をセンシング部２と接触した状態で硬化させる方法等を挙げることができる。
【００４５】
連結部３の材質としては、センシング部２を形成するＣＮＴ膜の支持膜及び保護膜の材質と同様とすることができる。また、連結部３は、センシング部２間の短絡を防止するために絶縁性を有することが好ましい。
【００４６】
センシング部２の長さ方向に沿う方向の連結部３の１０％伸び荷重の下限としては、０．００５Ｎが好ましく、０．０１Ｎがより好ましい。一方、連結部３の１０％伸び荷重の上限としては、０．３Ｎが好ましく、０．２Ｎがより好ましい。連結部３の１０％伸び荷重が前記下限に満たない場合、曲げ弾性が不足してセンシング部２の間隔を保持できないおそれがある。逆に、連結部３の１０％伸び荷重が前記上限を超える場合、センシング部２の伸縮を阻害するおそれがある。
【００４７】
連結部３の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、１５μｍがより好ましい。一方、連結部３の平均厚さの上限としては、１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。連結部３の平均厚さが前記下限に満たない場合、強度が不十分となって連結部３が破断するおそれや、製造時の取り扱いが容易でなくなるがある。逆に、連結部３の平均厚さが前記上限を超える場合、弾性が大きくなることでセンシング部２の伸縮を阻害するおそれがある。
【００４８】
＜電極＞
１対の電極４は、センシング部２の端部に積層されると共に、センシング部２に電気的にそれぞれ接続されている。例えばセンシング部２が前記ＣＮＴ歪みセンサである場合、電極４はＣＮＴ膜のＣＮＴ繊維に電気的に接続される。
【００４９】
この電極４には、不図示の検出回路が接続され、２本のセンシング部２及び接続部５の直列抵抗を測定することにより、２本のセンシング部２の長さの変化を算定することができる。
【００５０】
電極４としては、例えばシート状導体、網状導体等を用いることができ、配線のコネクタとなる構造を有する部材を用いてもよい。
【００５１】
電極４の平面寸法としては、隣接するセンシング部２を短絡せず、配線を接続できる大きさであればよい。また、電極４の厚さとしては、特に限定されず、配線の接続に耐える強度を有する厚さとすればよい。
【００５２】
＜接続部＞
接続部５は、２本のセンシング部２を機械的及び電気的に接続する。これにより、２本のセンシング部２を電気的に直列に接続して直列抵抗を検出することによって、伸縮歪みをより高精度かつ好感度に検出することができる。
【００５３】
接続部５は、２本のセンシング部２と同一材料から一体に形成することができる。具体的には、大判のＣＮＴ膜から２本のセンシング部２と接続部５とを一体に切り抜くことによって、２本のセンシング部２と接続部５とを同時に形成することができる。
【００５４】
＜製造方法＞
当該歪みセンサ１は、シート状の母材からセンシング部２及び接続部５を切り抜く工程（切り抜き工程）と、切り抜かれたセンシング部２及び接続部５に連結部３を構成するシート状材料を積層する工程（積層工程）と、電極４を配設する工程（電極配設工程）とを備える方法によって製造することができる。
【００５５】
（切り抜き工程）
切り抜き工程では、定盤上にシート状の母材を配置し、センシング部２及び接続部５の輪郭を画定する切断刃を備えるプレス型を押圧することによってセンシング部２及び接続部５を打ち抜くとよい。
【００５６】
このとき、センシング部２及び接続部５を定盤上に残し、センシング部２及び接続部５以外の余白部分を定盤上から取り除くようにすることで、センシング部２が平行に配置される状態を保持することができる。
【００５７】
（積層工程）
積層工程では、センシング部２及び接続部５の上に連結部３を構成する（連結部３となる部分とセンシング部２及び接続部５に接着される部分とを有する）シート状材料を積層する。ここでは、同一のＣＮＴ膜から切り抜かれた複数組のセンシング部２及び接続部５の上に大判の連結部３形成材料のシートを積層して、複数の当該歪みセンサ１が配列されたアレイシートを形成し、最後にこのアレイシートから複数の当該歪みセンサ１を切り出してもよい。
【００５８】
（電極配設工程）
電極配設工程では、センシング部２に電極４を配設する。電極４の配設は、例えば導電性接着材等を用いて行うことができる。
【００５９】
＜利点＞
当該歪みセンサ１は、糸状又は帯状の複数のセンシング部２間を接続する連結部３を備えるので、センシング部２同士の間隔が一定に保たれ、互いに絡み合うことがない。このため、当該歪みセンサ１は、歪みを測定するために貼着する際、複数のセンシング部２を比較的正確に配置することができる。
【００６０】
また、当該歪みセンサ１は、複数のセンシング部２間が接続部５により接続されていることによって、貼着時に複数のセンシング部２に比較的均等に張力を付与することができるので、比較的高精度かつ好感度に歪みを検出することができる。
【００６１】
［歪みセンサユニット］
図３に、図１の歪みセンサ１を備える本発明の別の実施形態に係る歪みセンサユニットを示す。
【００６２】
当該歪みセンサユニットは、伸縮性を有するシート状の基材６と、この基材６に積層される歪みセンサ１とを備える。この歪みセンサユニットにおいて、基材６が無負荷の状態で、センシング部２及び連結部３に張力が付与されている。つまり、当該歪みセンサユニットは、基材６に張力を付与していない状態で、センシング部２及び連結部３には引っ張り応力が作用している。
【００６３】
＜基材＞
基材６は、測定対象の表面に積層され、測定対象の表面と一体に伸縮する。このため、基材６は、裏面に接着材を積層されて測定対象の表面に貼り付けられたり、測定対象の外周に巻き付けられるよう環状になるよう構成されたりするものとすることができる。例として当該歪みセンサユニットが人体の動きを検出するものである場合、基材６は、例えばテーピング状、サポーター状、タイツ状、マスク状等の人体に密着する形態を有するものとされる。
【００６４】
基材６を形成するシート状の材料としては、特に限定されないが、例えば一本又は数本の糸によって多数のループを形成し多数のループが絡み合うように編まれた編物、樹脂製のエラストマー製シート等を用いることができ、特に伸縮性の観点から編物が好適に用いられる。
【００６５】
基材６を形成する編物としては、平均厚さが１００μｍ以上２ｍｍ以下、目付が１００ｇ／ｍ２以上３００ｇ／ｍ２以下のものが好適に用いられる。
【００６６】
＜利点＞
当該歪みセンサユニットは、基材６に当該歪みセンサ１を積層する際、複数のセンシング部２に比較的均等に張力を付与することができるので、複数のセンシング部２が共に最適な状態で使用され、比較的高精度かつ好感度に伸縮歪みを検出することができる。
【００６７】
［第二実施形態］
図４に示す本発明の第二実施形態に係る歪みセンサ１ａは、並列して配置され、長さ方向の伸縮を検出する糸状又は帯状の２本のセンシング部２と、前記複数のセンシング部２間に配設され、伸縮性を有する連結部３と、各センシング部２の一方側の端部に配設される１対の電極４と、２本のセンシング部２の他方側の端部間を接続する１つの接続部５ａとを備える。
【００６８】
図４の歪みセンサ１ａのセンシング部２及び電極４の構成は、図１の歪みセンサ１のセンシング部２及び電極４の構成と同様である。このため、図４の歪みセンサ１ａについて、図１の歪みセンサ１と重複する説明は省略する。
【００６９】
＜連結部＞
連結部３ａは、隣接する前記センシング部間に不存在領域を有する。つまり、連結部３ａは、センシング部２の間に開口を有するか、複数の部分に分割して離散的に配設されている。この連結部３ａの不存在領域（開口）は、連結部３ａの弾性を低減し、センシング部２の伸長に必要な力（当該歪みセンサ１ａの反力）を低減する。
【００７０】
＜接続部＞
接続部５ａは、センシング部２とは別に形成される導電性の板状部材であり、センシング部２の端部に積層されて電気的に接続されている。
【００７１】
この接続部５としては、導電性を有するものであればよく、特に限定されないが、例えば金属箔、金属メッシュ等を用いることができ、導電性ペーストを塗布したものを用いることもできる。
【００７２】
［第三実施形態］
図５に示す本発明の第三実施形態に係る歪みセンサ１ｂは、並列して配置され、長さ方向の伸縮を検出する糸状又は帯状の４本のセンシング部２と、前記複数のセンシング部２間に配設され、少なくともセンシング部２の長さ方向に伸縮性を有する連結部３と、並列方向両側の２本のセンシング部２における長さ方向の同じ側の端部にそれぞれ配設される１対の電極４と、隣接するセンシング部２の電極４が配設されていない端部間を交互に接続して４本のセンシング部２を電気的に直列に接続する３つの接続部５とを備える。
【００７３】
図５の歪みセンサ１ｂでは、前記のようにセンシング部２の数及びそれによる各構成要素の接続が異なるが、個々の構成要素の構成については、図１の歪みセンサ１と同様である。このため、図５の歪みセンサ１ｂについて、図１の歪みセンサ１と同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
【００７４】
当該歪みセンサ１ｂは、連結部３によって４本のセンシング部２の相互の間隔が一定に保たれるので、当該歪みセンサ１ｂを貼り付ける際、４本のセンシング部２を比較的正確かつ容易に配置することができる。
【００７５】
［第四実施形態］
図６に示す本発明の第四実施形態に係る歪みセンサ１ｃは、渦巻き状に屈曲して延びる帯状の第１センシング部２ｃと、第１センシング部２ｃの内側に並んで配置される渦巻き状に屈曲して延びる帯状の第２センシング部２ｄと、第１センシング部２ｃ及び第２センシング部２ｄの並列部分の間に配設される渦巻き状の第１連結部３ｃと、第１センシング部２ｃ及び第２センシング部２ｄの外側の端部にそれぞれ配設される１対の電極４と、第１センシング部２ｃの内側の端部と第２センシング部２ｄの内側の端部とを接続する接続部５と、平面視で第１センシング部２ｃ、第２センシング部２ｄ、第１連結部３ｃ及び接続部５を除く渦巻き状の領域に配設される第２連結部３ｄとを備える。なお、図では、分りやすいよう、第１連結部３ｃ及び第２連結部３ｄにハッチングを付している。
【００７６】
図６の歪みセンサ１ｃにおける電極４及び接続部５の構成は、図１の歪みセンサ１における電極４及び接続部５の構成と同様とすることができる。このため、図６の歪みセンサ１ｃについて、図１の歪みセンサ１と重複する説明は省略する。
【００７７】
＜センシング部＞
第１センシング部２ｃ及び第２センシング部２ｄは、外形が略方形の渦巻き状に形成されており、その幅及び間隔が一定である。この第１センシング部２ｃ及び第２センシング部２ｄの構成としては、平面形状を除いて図１の歪みセンサ１のセンシング部２と同様とすることができる。
【００７８】
＜連結部＞
第１連結部３ｃ及び第２連結部３ｄは、第１センシング部２ｃと第２センシング部２ｄとを連結し、当該歪みセンサ１ｃを全体として１枚のシート状にする。この第１連結部３ｃ及び第２連結部３ｄの構成としては、平面形状を除いて図１の１歪みセンサ１の連結部３と同様とすることができる。
【００７９】
当該歪みセンサ１ｃは、第１センシング部２ｃ及び第２センシング部２ｄが渦巻き状に形成されているので、面歪みを検出することができる。
【００８０】
［その他の実施形態］
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
【００８１】
当該歪みセンサにおいて、電極及び接続部は必須の構成要素ではなく、例えば歪みセンサユニットを製造する場合、基材に当該歪みセンサを接着した後、電極及び接続部を配設してもよく、歪みセンサに検出回路からの配線を直接接続してもよい。
【００８２】
当該歪みセンサは、複数のセンシング部が電気的に接続されず、各センシング部の抵抗値を別々に測定するものであってもよい。また、複数のセンシング部を電気的に並列に接続するものであってもよい。
【００８３】
複数のセンシング部の端部間を剛性を有する材料で接続してもよく、例えば複数のセンシング部の端部と電極や接続部とを１対のプレートで挟み込んでもよい。これにより、当該歪みセンサの取り付けがさらに容易となる。
【００８４】
当該歪みセンサにおけるセンシング部の数は、２以上の任意の数とすることができるが、偶数とすることにより電極をセンシング部の長さ方向の同じ側に設けることができるので、当該歪みセンサの検出回路への接続が比較的容易となる。
【００８５】
当該歪みセンサにおけるセンシング部は、直線状又は複数の直線をつなぎ合わせたものに限られず、湾曲していてもよい。
【００８６】
当該歪みセンサにおける複数のセンシング部は、互いに平行に配置されるものに限られず、異なる方向に延びるよう配置されるものであってもよい。
【００８７】
当該歪みセンサは、電極及び接続部からセンシング部の長さ方向外側に突設される把手を有してもよい。このような把手を有することで、当該歪みセンサは、センシング部に略均等に張力を付与した状態で貼り付けることがより容易となる。また、この把手は、分離可能に配設してもよい。
【００８８】
当該歪みセンサは、上述の製造方法と異なる方法で製造されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明に係る歪みセンサは、比較的大きい伸縮歪みを検出するセンサとして好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  歪みセンサ
２，２ｃ，２ｄ  センシング部
３，３ａ，３ｃ，３ｄ  連結部
４  電極
５  接続部
６  基材
【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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