传感器装置以及伸缩构造体的利记博彩app
【专利摘要】本发明的目的在于提供能够容易且可靠地对测量对象物的变形量等进行测量的传感器装置，本发明的传感器装置具备：传感器元件，其具有片状的介电层、及电极层，该介电层由弹性体组成物构成，该电极层由含有碳纳米管的导电性组成物构成，形成为至少一部分在上述介电层的表面及背面分别隔着上述介电层而相对，该传感器元件将上述电极层的相对的部分作为检测部，以上述介电层的主面的面积变化的方式可逆地变形；变换器，其与上述传感器元件电连接，将根据上述介电层的变形而变化的上述检测部的静电容量变换为电特性；以及输出器，其将上述电特性作为能够通过五感中的任意感觉识别的信息而输出。
【专利说明】
传感器装置以及伸缩构造体
技术领域
[0001]本发明涉及传感器装置、以及使用该传感器装置的伸缩构造体。
【背景技术】
[0002]近年来，罹患认知障碍症的人数逐年增加，多数认知障碍症患者还是需要护理的高龄者。因此，针对能够鼓励肌肉力量衰弱的老人能动地进行康复的器具的需求也增强。
[0003]作为用于康复的器具，例如提出有肌肉强化带(例如参照专利文献I)。
[0004]该专利文献I所公开的肌肉强化带通过使以橡胶状弹性体为主材料的带伸缩而使用。上述肌肉强化带以下述方式构成，即，在带的表面刻印有刻度、记号，使用者能够确认带的变形量。
[0005]专利文献1:日本实开昭61-73362号公报。
【发明内容】
[0006]然而，专利文献I所记载的肌肉强化带(康复器具)存在下述问题，S卩，在轻度的认知障碍症患者、视力衰弱的老人使用的情况下，不易识别(或者无法识别)在带的表面所显示的刻度、文字。
[0007]另外，即使在使用时能够确认带的变形量，仅凭此也难以鼓励进行康复，难以使要积极地进行康复的热情高涨。
[0008]本发明就是鉴于这种情形而提出的。本发明的目的在于提供一种能够容易且可靠地对测量对象物的变形量等进行测量的传感器装置，还在于提供一种具备这种传感器装置的伸缩构造体。
[0009]本发明人们进行了专心的钻研，结果发现使用下述传感器元件的传感器装置适合于实现上述目的，从而完成了本发明，其中，所述传感器元件具备:片材状的介电层，其能够在面方向上可逆地变形；以及电极层，其能够在上述介电层的两面追随介电层而变形。
[0010]本发明的传感器装置的特征在于，具备:传感器元件，其具有片状的介电层、及电极层，该介电层由弹性体组成物构成，该电极层由含有碳纳米管的导电性组成物构成，形成为至少一部分在上述介电层的表面及背面分别隔着上述介电层而相对，该传感器元件将上述电极层的相对的部分作为检测部，以上述介电层的主面的面积变化的方式可逆地变形；变换器，其与上述传感器元件电连接，将根据上述介电层的变形而变化的上述检测部的静电容量变换为电特性；以及输出器，其将上述电特性作为能够通过五感中的任意感识别的信息而输出。
[0011]在本发明的传感器装置中，优选上述介电层能够以其主面的面积从无伸长状态起增大大于或等于30%的方式变形。
[0012]在本发明的传感器装置中，优选上述信息是声音的信息以及光的信息中的至少一者。
[0013]本发明的伸缩构造体的特征在于，具备:可伸缩的器具主体；以及与上述器具主体实现了一体化的本发明的传感器装置，上述传感器元件追随上述器具主体的伸缩而伸缩。
[0014]在本发明的伸缩构造体中，优选上述器具主体是扩展器或者康复管。
[0015]发明的效果
[0016]在本发明的传感器装置中，构成传感器元件的片状的介电层由弹性体组成物构成，电极层由含有碳纳米管的导电性组成物构成。因此，介电层能够在面方向上大幅地变形，电极层也能够追随介电层的变形而变形。因此，根据本发明的传感器装置，即使测定对象物大幅地变形(伸缩)，也能够对其变形状态进行测定。
[0017]另外，在本发明的伸缩构造体中，本发明的传感器装置与可伸缩的器具主体实现了一体化。因此，在上述伸缩构造体中，能够利用上述传感器装置可靠地对器具主体的变形(伸缩)状态进行识别。
【附图说明】
[0018]图1是表示本发明的传感器装置的一个例子的概略图。
[0019]图2(a)是示意地表示构成本发明的传感器装置的传感器元件的一个例子的斜视图，图2(b)是图2(a)的A-A线剖视图。
[0020]图3是用于对在本发明的传感器装置所具备的介电层的制作中使用的成型装置的一个例子进行说明的示意图。
[0021]图4(a)?图4(e)分别是示意地表示本发明的伸缩构造体的一个例子的图。
[0022]图5(a)?图5(d)是用于对实施例的传感器元件的制作工序进行说明的斜视图。
[0023]图6是表示在实施例中制作的传感器装置的概略图。
【具体实施方式】
[0024]下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0025]本发明的传感器装置具备:传感器元件，其具有电极层和片材状的介电层，其中，该介电层由弹性体组成物构成，该电极层由含有碳纳米管的导电性组成物构成，且形成为至少一部分在上述介电层的表面及背面分别隔着上述介电层而相对，该传感器元件将上述电极层的相对的部分作为检测部，以上述介电层的主面的面积变化的方式可逆地变形;变换器，其与上述传感器元件电连接，将根据上述介电层的变形而变化的上述检测部的静电容量变换为电特性；以及输出器，其将上述电特性作为能够通过五感中的任意感识别的信息而输出。
[0026]图1是表示本发明的传感器装置的一个例子的概略图。
[0027]图2(a)是示意地表示构成本发明的传感器装置的传感器元件的一个例子的斜视图，图2(b)是图2(a)的A-A线剖视图。
[0028]如图1所示，本发明所涉及的传感器装置I具备:传感器元件2，其对静电容量进行检测;变换器3，其与传感器元件2电连接，将由传感器元件2检测出的静电容量变换为电特性；以及输出器4，其与变换器3电连接，将上述电特性作为发光信息等能够通过五感识别的信息而输出。
[0029]变换器3具备:施密特触发振荡电路3a，其用于将静电容量C变换为频率信号F;以及F/V变换电路3b，其将频率信号F变换为电压信号V。变换器3在将由传感器元件2的检测部检测出的静电容量C变换为频率信号F之后，进一步将该频率信号F变换为电压信号V并发送至输出器4。在变换器3，可以在利用放大器(未图示)将电压信号放大之后发送至输出器4。
[0030]输出器4具备:PIC控制电路4a;以及LED显示部4b，其排列有发光颜色不同的多个LED元件。输出器4根据从变换器3接收到的电压信号而经由PIC控制电路4a使规定的LED元件点亮。
[0031]如图2(a)及图2(b)所示，传感器元件2具备:片材状的介电层11，其由弹性体组成物构成;表面侧电极层12A，其层叠于介电层11的表面(外表面)；背面侧电极层12B，其层叠于介电层11的背面;表面侧配线13A，其与表面侧电极层12A连结;背面侧配线13B，其与背面侧电极层12B连结;表面侧连接部14A，其在表面侧配线13A的与表面侧电极层12A相反一侧的端部安装;背面侧连接部14B，其在背面侧配线13B的与背面侧电极层12B相反一侧的端部安装；以及表面侧保护层15A和背面侧保护层15B，它们分别层叠于介电层11的表面侧和背面侧。
[0032 ]表面侧电极层12A和背面侧电极层12B具有相同的俯视形状，表面侧电极层12A和背面侧电极层12B的整体隔着介电层11而相对。在传感器元件2中，表面侧电极层12A和背面侧电极层12B相对的部分成为检测部。
[0033]此外，在本发明中，传感器元件所具备的表面侧电极层和背面侧电极层未必一定要整体隔着介电层而相对，只要它们的至少一部分相对即可。
[0034]这种传感器元件的介电层由弹性体组成物构成，因此能够在面方向上变形(伸缩)。在上述传感器元件中，在介电层在面方向上变形时，表面侧电极层和背面侧电极层(下面，在无需特别区分的情况下，也将二者一并简称为电极层)、以及保护层追随该介电层的变形而变形。
[0035]而且，伴随着上述电极层的变形，上述检测部的静电容量与介电层的变形量相关地变化。因而，通过对上述检测部的静电容量的变化进行检测，能够检测出传感器元件的变形量。
[0036]下面，对本发明的传感器装置所具备的各部件进行详细说明。
[0037]〈传感器元件〉
[0038]〈〈介电层》
[0039]上述介电层是由弹性体组成物构成的片状物。上述介电层能够以其主面的面积变化的方式可逆地变形。
[0040]作为上述弹性体组成物，举出含有弹性体且根据需要而含有其他任意成分的组成物。
[0041]作为上述弹性体，例如举出天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁腈橡胶(NBR)、乙丙橡胶橡胶(EPDM)、丁苯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、氯丁二烯橡胶(CR)、硅橡胶、氟橡胶、丙烯酸橡胶、氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶等。这些橡胶可以单独使用，也可以同时使用大于或等于2种的橡胶。
[0042]在这些橡胶中优选聚氨酯橡胶、硅橡胶。这是因为其永久形变(或者永久拉伸)小。并且，与硅橡胶相比，相对于碳纳米管的贴合性优异，因为这一点而特别优选聚氨酯橡胶。
[0043]上述聚氨酯橡胶通过至少多元醇(polyol)成分和异氰酸盐成分发生反应而成。作为上述聚氨酯橡胶的具体例，例如举出以烯烃类多元醇为多元醇成分的烯烃类聚氨酯橡胶、以酯类多元醇为多元醇成分的酯类聚氨酯橡胶、以醚类多元醇为多元醇成分的醚类聚氨酯橡胶、以碳酸盐类多元醇为多元醇成分的碳酸盐类聚氨酯橡胶、以蓖麻油类多元醇为多元醇成分的蓖麻油类聚氨酯橡胶等。这些橡胶可以单独使用，也可以同时使用大于或等于2种的橡胶。另外，上述聚氨酯橡胶可以同时使用大于或等于2种的上述多元醇成分。
[0044]作为上述烯烃类多元醇，例如举出“工求一少”(“出光興産社”)等。
[0045]另外，作为上述酯类多元醇，例如能举出“求P歹彳卜8651”(“DIC社”制)等。
[0046]另外，作为上述醚类多元醇，例如能举出“求y才年夕亍卜y夕于Py夕''y 3 —少”(聚四亚甲基二醇:Polyoxy tetramethylene glycol)、“PTG-2000SN” ( “保土谷化学工業社，，制)、聚丙二醇、“7W 一/PS3003” ( “旭硝子社”制)、iWyfvQ 只 GCB-41，，( “DIC 社”制)等。
[0047]另外，在对上述聚氨酯橡胶进行合成时，可以在其反应系统中根据需要而添加增链剂、交联剂、催化剂、硫化促进剂等。
[0048]另外，除了弹性体以外，上述弹性体组成物还可以含有可塑剂、防氧化剂、防老化剂、着色剂等添加剂。
[0049]并且，上述弹性体组成物可以含有钛酸钡等介电填料。由此，能够使介电层的静电容量C增大，其结果，能够提高传感器元件的检测灵敏度。
[0050]在含有上述介电填料的情况下，上述弹性体组成物中的介电填料的含量正常为多于O体积％且小于或等于25体积％左右。如果介电填料的含量超过25体积％，则有时介电层的硬度变高、或者永久形变增大。另外，在聚氨酯橡胶制的介电层的成型的情况下，硬化前的液体粘度变高，因此有时难以形成厚度均匀的介电层。
[0051]从通过增大静电容量C而实现检测灵敏度的提高的角度、以及实现相对于测定对象物的追随性的提高的角度出发，优选上述介电层的平均厚度为10?ΙΟΟΟμπι。更优选为30?200μπιο
[0052]优选上述介电层能够变形以使得其主面的面积从无伸长状态增大大于或等于30%的程度。具有这种特性的介电层在粘贴于测定对象物而使用的情况下，适合于追随测定对象物的变形而变形。
[0053]这里，能够变形而增大大于或等于30%的程度是指，即使施加载荷而使得面积增大30%也不会断裂，且如果将载荷释放则恢复为原来的状态(S卩，处于弹性变形范围)。
[0054]能够变形而使得上述介电层的主面的面积增大的范围优选大于或等于50%，更优选大于或等于100%，特别优选大于或等于200%。
[0055]上述介电层的面方向上的可变形的范围能够通过介电层的设计(材质、形状等)而控制。
[0056]上述介电层的常温下的相对介电常数优选大于或等于2，更优选大于或等于5。如果介电层的相对介电常数小于2，则静电容量C变小，作为传感器元件而有可能无法获得足够的灵敏度。
[0057]优选上述介电层的杨氏模量为0.1?1MPa。如果杨氏模量小于0.1MPa,则介电层变得过软，难以实现高品质的加工，有时无法获得足够的测定精度。另一方面，如果杨氏模量超过1MPa，则介电层过硬，例如在安装于可伸缩的器具主体时有可能阻碍上述器具主体的变形。
[0058]上述介电层的硬度，使用以JISK 6253为基准的A型硬度计的硬度(JIS A硬度)优选为0°?30°，或者使用以JIS K 7321为基准的C型硬度计的硬度(JIS C硬度)优选为10?55。。
[0059]如果介电层过软，则难以实现高品质的加工，有时无法确保足够的测定精度。另一方面，如果介电层过硬，例如在安装于可伸缩的器具主体时有可能阻碍上述器具主体的变形。
[0060]〈〈电极层》
[0061]上述电极层(表面侧电极层以及背面侧电极层)是由含有碳纳米管的导电性组成物构成的。
[0062]作为上述碳纳米管，能够使用公知的碳纳米管。上述碳纳米管可以是单层碳纳米管(SWNT)，也可以是2层碳纳米管(DWNT)或者大于或等于3层的多层碳纳米管(MWNT)(本说明书中，将二者一并简称为多层碳纳米管)。并且，在本发明中，可以使用大于或等于2种的层数不同的碳纳米管。
[0063]另外，各碳纳米管的形状(平均长度、纤维直径、长径比)也未特别限定，只要综合判断传感器装置的使用目的、由传感器元件要求的导电性和耐久性、以及用于形成电极层的处理和费用而适当地选择即可。
[0064]上述碳纳米管优选其平均长度大于或等于50μπι的碳纳米管。
[0065]利用这种纤维长度长的碳纳米管而形成的电极层具有下述优异特性，S卩，导电性优异，在追随介电层的变形而变形时(特别是伸长时)电阻几乎不增大，并且，即使反复伸缩，电阻的波动也小。
[0066]与此相对，在碳纳米管的平均长度小于50μπι时，有时电阻随着电极层的变形而增大，或者在使电极层反复伸缩时电阻的波动变大。特别是在传感器元件(介电层)的变形量变大的情况下，容易产生这种问题。
[0067]上述碳纳米管的平均长度的优选的上限为ΙΟΟΟμπι。平均长度超过ΙΟΟΟμπι的碳纳米管，当前其制造、获取较为困难。另外，如果上述平均长度超过ΙΟΟΟμπι，则如后所述，在涂覆碳纳米管的分散液而形成电极层的情况下，碳纳米管的分散性不充分，因此难以形成导电路径，结果担心电极层的导电性变得不充分。
[0068]上述碳纳米管的平均长度的下限优选为ΙΟΟμπι，上限优选为600μπι。如果上述碳纳米管的平均长度处于上述范围内，则能够以高水平更可靠地确保下述优异的特性，g卩，导电性优异，在伸长时电阻几乎不增大，在反复伸缩时电阻的波动小。
[0069]只要利用电子显微镜观察碳纳米管，并根据其观察图像而对上述碳纳米管的纤维长度进行测定即可。
[0070]另外，对于上述碳纳米管的平均长度，例如只要基于根据碳纳米管的观察图像而随机选择的10个位置的碳纳米管的纤维长度计算出平均值即可。
[0071 ] 上述碳纳米管的平均纤维直径未特别限定，但优选为0.5?30nm。
[0072]在上述纤维直径小于0.5nm时，碳纳米管的分散变差，其结果，导电路径未展宽，有时电极层的导电性变得不充分。另一方面，如果超过30nm，则即使重量相同碳纳米管的个数也变少，有时导电性变得不充分。上述碳纳米管的平均纤维直径更优选为5?20nm。
[0073]对于上述碳纳米管，与单层碳纳米管相比，优选为多层碳纳米管。
[0074]在使用单层碳纳米管的情况下，即使在使用具有上述的优选范围内的平均长度的碳纳米管的情况下，有时电阻也变高，在伸长时电阻大幅增大，在反复伸缩时电阻大幅地波动。
[0075]对此进行如下推测。即，推测为，单层碳纳米管正常作为金属性碳纳米管和半导体性碳纳米管的混合物而合成，因此该半导体性碳纳米管的存在成为电阻变高、在伸长时电阻大幅增大、在反复伸缩时电阻大幅波动的原因。
[0076]此外，如果使金属性碳纳米管和半导体性碳纳米管分离并使用平均长度较长的金属性的单层碳纳米管，则有可能会形成具备与使用平均长度较长的多层碳纳米管的情况相同的电特性的电极层。然而，金属性碳纳米管和半导体性碳纳米管不容易分离(特别是在纤维长度较长的碳纳米管中)，二者的分离需要繁琐的作业。因此，从形成电极层时的作业容易性、以及经济性的角度出发也如上所述，作为上述碳纳米管而优选多层碳纳米管。
[0077]上述碳纳米管优选碳纯度大于或等于99重量％。碳纳米管在其制造工序中有时会含有催化剂金属、分散剂等，在使用含有大量的这种碳纳米管以外的成分(杂质)的碳纳米管的情况下，有时会引起导电性的降低、电阻的波动。
[0078]上述碳纳米管只要是通过当前公知的制造方法进行制造即可，但优选通过基板生长法进行制造。
[0079]基板生长法是CVD法的I种，是通过对涂覆于基板上的金属催化剂供给碳源而生长并制造碳纳米管的方法。基板生长法是适合于制造纤维长度比较长、且纤维长度整齐的碳纳米管的制造方法。因此，适合作为在本发明中使用的碳纳米管的制造方法。
[0080]在上述碳纳米管通过基板生长法而制造的情况下，碳纳米管的纤维长度与CNTforest(森林)的生长长度实质上相同。因此，在利用电子显微镜对该碳纳米管的纤维长度进行测定的情况下，只要对CNT forest的生长长度进行测定即可。
[0081]除了碳纳米管以外，上述导电性组成物例如可以含有粘合剂成分。
[0082]上述粘合剂成分作为连结材料起作用，因含有上述粘合剂成分而能够提高电极层与介电层的贴合性、以及电极层本身的强度。并且，在含有上述粘合剂成分的情况下，在利用后述的方法形成电极层时，能够抑制碳纳米管的飞溅，因此还能够提高电极层形成时的安全性。
[0083]作为上述粘合剂成分，例如举出丁基橡胶、乙丙橡胶、聚乙烯、氯磺化聚乙烯、天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、丁苯橡胶、聚苯乙烯、氯丁二烯橡胶、丁腈橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯、聚氯乙烯、丙烯酸橡胶、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)等。
[0084]另外，作为上述粘合剂成分，还能够使用生橡胶(天然橡胶以及合成橡胶的未硫化的状态的橡胶)。通过使用如生橡胶这样弹性较弱的材料，还能够提高相对于介电层的变形的电极层的追随性。
[0085]上述粘合剂成分的溶解度参数(SP值[cal/cm3)1/2])优选与构成介电层的弹性体接近，二者的溶解度参数(SP值)的差的绝对值优选小于或等于I。这是因为溶解度参数越接近，介电层与电极层的贴合性越提高。在本发明中，上述SP值是通过Fedors的推算法而计算出的值。
[0086]上述粘合剂成分特别优选与构成介电层的弹性体同种的物质。这是因为能够显著提高介电层与电极层的贴合性。
[0087]除了碳纳米管以及粘合剂成分以外，上述导电性组成物还可以含有各种添加剂。作为上述添加剂，例如举出用于提高碳纳米管的分散性的分散剂、用于粘合剂成分的交联剂、硫化促进剂、硫化助剂、以及防老化剂、可塑剂、软化剂、着色剂等。
[0088]这里，在上述导电性组成物含有可塑剂、且用于形成介电层的弹性体组成物也含有可塑剂的情况下，在两个组成物中优选可塑剂浓度相同。这是因为能够防止介电层与电极层之间的可塑剂的转移，并能够抑制传感器元件的翘曲、褶皱的产生等。
[0089]在上述传感器元件中，电极层实质上可以仅由碳纳米管形成。在该情况下也能够在与介电层之间确保充分的贴合性。在该情况下，碳纳米管与介电层通过范德华力等而牢固地贴合。
[0090]上述电极层中的碳纳米管的含量只要是体现出导电性的浓度即可，不特别限定。上述碳纳米管的含量在含有粘合剂成分的情况下还根据粘合剂成分的种类而不同，但优选相对于电极层的全固态成分为0.1?100重量％。
[0091]另外，如果提高上述碳纳米管的含量，则能够提高电极层的导电性。因此，即使减薄电极层也能够确保所要求的导电性，其结果，更容易减薄电极层，确保电极层的柔软性。
[0092]优选上述电极层的平均厚度为0.1?ΙΟμπι。如果电极层的平均厚度处于上述范围，则电极层相对于介电层的变形能够发挥更优异的追随性。
[0093]另一方面，在上述平均厚度小于0.Ιμπι时，导电性不足，作为传感器元件的测定精度有可能下降。另一方面，如果上述平均厚度超过ΙΟμπι，则传感器元件因碳纳米管的加强效果而变硬，传感器元件的伸缩性下降。其结果，在将上述传感器元件安装于可伸缩的器具主体时，有时相对于器具主体的追随性下降，阻碍器具主体的变形。
[0094]在本发明中，“电极层的平均厚度”能够利用激光显微镜(例如，“年一工社”制的“VK-9510”)进行测定。具体而言，例如以Ο.ΟΙμπι的刻度对在介电层的表面所形成的电极层的厚度方向进行扫描，在对其3D形状进行测定之后，在层叠有介电层上的电极层的区域以及未层叠电极层的区域中，分别对纵200Χ横200μπι的矩形区域的平均高度进行测量，只要将其平均高度的阶梯差设为电极层的平均厚度即可。
[0095]上述电极层的透明性未特别限定，可以是透明的(例如，可见光(550nm光)透过率大于或等于85%)，也可以是不透明的。此外，在使上述电极层透明的情况下，需要针对碳纳米管进行高度的分散化处理、精制处理等前处理，电极层的形成工序变得繁琐而在经济性方面不利。另一方面，电极层的透明性不影响作为静电容量型传感器片材的性能。因此，在作为静电容量型传感器片材而要求透明性的情况下，只要形成透明的电极层即可，在未要求透明性的情况下，只要形成不透明的电极层即可。
[0096]〈〈其他》
[0097]如图2所示的例子，上述传感器元件根据需要可以形成与电极层连接的表面侧配线以及背面侧配线。
[0098]上述配线(表面侧配线以及背面侧配线)只要不阻碍介电层的变形，且即使介电层变形也维持导电性即可。作为具体例，例如举出由与上述电极层同样的材质构成的例子。
[0099]并且，如图2所示的例子，在上述表面侧配线以及上述背面侧配线各自的与电极层相反一侧的端部可以根据需要而形成用于与外部配线连接的表面侧连接部以及背面侧连接部。作为上述背面侧连接部，例如举出利用铜箔而形成的例子。
[0100]如图2所示的例子，上述传感器元件可以根据需要而在表面侧的最外层和/或背面侧的最外层层叠有保护层(表面侧保护层和/或背面侧保护层)。
[0101]通过设置上述保护层，能够提高传感器元件的强度、耐久性，并能够使传感器元件的表面形成为无粘着性的表面。
[0102]上述保护层的材质未特别限定，只要根据其要求特性而适当地选择即可。作为具体例，例如举出与上述介电层的材质相同的例子等。
[0103]优选上述传感器元件在使得将从无伸长状态起在一个轴的方向上伸长100%伸长之后返回至无伸长状态的循环设为I个循环的伸缩反复循环1000次时，相对于第2个循环的100%伸长时的上述电极层的电阻的、第1000个循环的100%伸长时的上述电极层的电阻的变化率([第1000个循环、100 %伸长时的电阻值]一[第2个循环、100 %伸长时的电阻值]的绝对值〕/[第2个循环、100%伸长时的电阻值]X 100)较小。具体而言，优选小于或等于10%，更优选小于或等于5 %。
[0104]这里，未将第I个循环而是将第2个循环及其以后的电极层的电阻设为评价对象的理由，是因为在从未伸长状态起伸长的第I次(第I个循环)的伸长时，伸长时的电极层的动作(电阻的变动方式)与第2次(第2个循环)及其以后的伸缩时大不相同。关于其理由，推测是因为在制作传感器元件以后，因伸长I次而初次构成电极层的碳纳米管的状态变得稳定。
[0105]上述传感器元件例如能够经由下述工序而制造。即，能够经由下述工序而制造:
[0106](I)制作由弹性体组成物构成的介电层的工序(工序(I));以及
[0107](2)将包含碳纳米管以及分散介质的组成物涂覆于介电层，形成电极层(表面侧电极层以及背面侧电极层)的工序(工序(2))。
[0108][工序(I)]
[0109]在本工序中，制作由弹性体组成物构成的介电层。
[0110]首先，作为原料组成物，对在弹性体(或者其原料)中根据需要而配合有增链剂、交联剂、硫化促进剂、催化剂、介电填料、可塑剂、防氧化剂、防老化剂、着色剂等添加剂的原料组成物进行调制。接着，通过对该原料组成物进行成型而制作介电层。此外，作为成型方法能够采用当前公知的方法。
[0111]具体而言，例如在对含有聚氨酯橡胶的介电层进行成型的情况下能够使用下述方法等。
[0112]首先，对多元醇成分、可塑剂以及防氧化剂进行测量，在加热、加压下搅拌混合一定时间，由此对混合液进行调制。接着，对混合液进行测量，在对温度进行调整之后，添加催化剂并利用“7夕夕一(Ajiter)”等进行搅拌。然后，在添加规定量的异氰酸盐成分并利用“7夕夕一”等进行搅拌之后，立即将混合液注入图3所示的成型装置，利用保护薄膜形成为夹层状进行输送且使其交联硬化，由此获得带保护薄膜的规定厚度的卷绕片材。然后，利用炉子在一定时间之后进行交联，由此能够制造介电层。
[0113]图3是用于对在介电层的制作中所使用的成型装置的一个例子进行说明的示意图。在图3所示的成型装置30中，使原料组成物33流入至从分离配置的一对辊32、32连续地送出的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制的保护薄膜31的间隙，在将原料组成物33保持于该间隙的状态下进行硬化反应(交联反应)，且将其导入至加热装置34内，在将原料组成物33保持于一对保护薄膜31之间的状态下使其热硬化，由此对片状的介电层35进行成型。
[0114]上述介电层可以在对原料组成物进行调制之后，利用各种涂覆装置、刮棒涂覆机、刮片等通用的成膜装置、成膜方法而制作。
[0115][工序⑵]
[0116]在本工序中，涂覆含有碳纳米管以及分散介质的组成物(碳纳米管分散液)，然后，通过干燥处理将分散介质除去，由此形成与上述介电层一体化后的电极层。
[0117]具体而言，首先，将碳纳米管添加至分散介质。此时，可以根据需要还添加粘合剂成分(或者粘合剂成分的原料)等上述其他成分、分散剂。
[0118]接着，利用湿式分散机使含有碳纳米管的各成分分散(或者溶解)于分散介质中，由此对涂覆液(碳纳米管分散液)进行调制。具体而言，例如，只要利用超声波分散机、喷射式粉碎机、珠磨机(beads mill)等已有的分散机使包含碳纳米管在内的各成分分散即可。
[0119]作为上述分散介质，例如能举出甲苯、甲基异丁基甲酮(MIBK)、乙醇类、水等。这些分散介质可以单独使用，也可以同时使用大于或等于2种的分散介质。
[0120]在上述涂覆液中，优选碳纳米管的浓度为0.01?10重量％。在上述浓度小于0.01重量％时，有时碳纳米管的浓度过稀而产生反复涂覆的需要。另一方面，如果超过10重量％，则涂覆液的粘度变得过高，另外，碳纳米管的分散性因再凝聚而下降，有时难以形成均匀的电极层。
[0121]接着，通过喷涂等将涂覆液涂覆于上述介电层的表面的规定位置并使其干燥。此时，可以根据需要而在将未形成介电层表面的电极层的位置遮盖之后涂覆上述涂覆液。
[0122]上述涂覆液的干燥条件未特别限定，只要根据分散介质的种类、弹性体组成物的组成等而适当地选择即可。
[0123]另外，涂覆上述涂覆液的方法不限定于喷涂。作为其他涂覆方法，例如还能够采用丝网印刷法、喷墨印刷法等。
[0124]此外，可以根据情况在形成上述电极层之前，为了提高上述介电层与上述电极层的贴合性而对介电层的表面实施前处理。然而，利用上述碳纳米管形成的电极层与上述介电层具有极其优异的贴合性。因此，即使不实施上述前处理也能够在介电层与电极层之间确保足够的贴合性。
[0125]在经由上述(I)及(2)的工序而形成介电层以及电极层之后，根据需要而形成与上述电极层连接的配线(表面侧配线及背面侧配线)以及连接部(表面侧连接部及背面侧连接部)。
[0126]与上述电极层连接的配线的形成，例如通过利用与上述电极层的形成相同的方法将上述碳纳米管分散液(涂覆液)涂覆于规定的部位并使其干燥等而进行。另外，上述配线的形成可以与上述电极层的形成同时进行。
[0127]上述连接部的形成，例如能够通过将铜箔等安装于上述配线的规定端部等而进行。
[0128]另外，在形成上述电极层、并根据需要而形成上述配线、上述连接部之后，还可以在表面侧和/或背面侧的最外层形成保护层。
[0129]上述保护层的形成，例如能够通过在利用与上述(I)的工序相同的方法制作由弹性体组成物构成的片状物之后，以规定的尺寸将其裁断，并对其进行层压等而形成。
[0130]另外，在制作具备保护层的传感器元件的情况下，可以从背面侧的保护层起在其上方依次对构成部件(背面侧电极层、介电层、表面侧电极层、表面侧保护层)进行层叠而制作传感器元件。
[0131]能够经由这种工序而制造上述传感器元件。
[0132]图2(a)、(b)所示的传感器元件具备I个检测部，但在构成本发明的传感器装置的传感器元件中，检测部的数量不限定于I个，可以具备多个检测部。
[0133]作为具备多个检测部的传感器元件的具体例，例如举出下述传感器元件，S卩，作为表面侧电极层及背面侧电极层而在介电层的表面及背面形成多列带状的电极层，且配置为在俯视时表面侧电极层的列和背面侧电极层的列正交。在这种传感器元件中，表面侧电极层及背面侧电极层隔着介电层而相对的多个部分成为检测部，该检测部配置为格子状。
[0134]〈变换器〉
[0135]上述变换器与上述传感器元件电连接。上述变换器对根据上述介电层的变形而变化的上述检测部的静电容量进行测定，具有将其静电容量变换为其他电特性的功能。
[0136]作为上述将静电容量变换为其他电特性的方法未特别限定，能够采用当前公知的方法。作为上述其他电特性，例如举出频率信号、电压信号等。
[0137]将静电容量变换为频率信号的方法未特别限定，能够使用当前公知的方法，例如举出使用上述这种施密特触发振荡电路的方法等。利用施密特触发振荡电路的方法适合于传感器装置的小型化、且能够以低成本提供振荡器(传感器装置)。
[0138]在上述变换器中，例如可以将上述频率信号进一步变换为电压信号。该变换只要利用公知的F/V变换电路进行即可。当然，可以利用公知的方法将静电容量直接变换为电压信号。
[0139]这种变换器在将静电容量变换为其他电特性之后，将上述频率信号、上述电压信号等发送至上述输出器。
[0140]并且，上述变换器可以在利用施密特触发振荡电路等将静电容量变换为频率信号之后，将该频率信号分配为2个信号，然后，将一者的信号如上所述变换为电压信号等其他信号，将剩余的信号保持频率信号不变地发送至输出器。当然，也可以分配为大于或等于3个的信号。
[0141]上述变换器例如可以具备用于使频率信号、电压信号等放大的放大器、用于对频率信号的频率进行变换的分频器等。
[0142]在上述变换器中，将上述传感器元件中的静电容量变换为何种电特性(电信号)，只要还考虑从上述输出器输出的信息的种类而决定即可。
[0143]〈输出器〉
[0144]上述输出器具有将从上述变换器输出的电特性(电信号)作为能够通过五感中的任一感识别的信息而输出的功能。
[0145]优选上述能够通过五感中的任一感识别的信息是能够通过视觉或听觉识别的信息。特别优选如上所述的通过LED元件等而获得的发光信息(光的信息)、声音的信息。这是因为，只要是这些信息，用户就能够容易且可靠地识别信息，并且这还适合于在使用传感器装置的同时(一边使用传感器装置)获取信息。
[0146]另外，还能够根据用户的状态(例如视力衰弱的人的听力正常的情况、及其相反的情况等)而选择输出的信息的种类。
[0147]如图1所示的例子，在输出器由PIC控制电路和排列有多个LED元件的LED显示部构成的情况下，作为上述LED显示部，例如举出以下述方式构成的LED显示部等，S卩，在传感器元件未变形的状态下使所有LED元件熄灭，随着传感器元件的变形量增大，点亮的LED元件的数量依次增加。另外，在这种LED显示部中，各LED元件可以以不同的颜色发光，也可以以相同的颜色发光。并且，在上述LED显示部中，LED元件的发光强度可以变化。另外，上述LED显示部中的LED元件的数量可以是I个。
[0148]此外，在本发明的传感器装置中，在如图1所示的例子使用PIC控制电路的情况下，可以一并将上述变换器的功能并入PIC控制电路中。
[0149]在上述输出器将声音的信息输出的情况下，例如以下述方式构成，S卩，上述输出器具备音频放大器和扬声器，与传感器元件的变形量的大小相应地，声音的高低发生变化(如果变形量小则以高音鸣响，如果变形量大则以低音鸣响等)、或者声音的大小发生变化。
[0150]另外，在上述输出器将声音的信息输出的情况下，该信息可以是语音。
[0151]此外，在上述输出器中，作为将声音的信息、发光信息等能够通过五感识别的信息输出的具体的方法，只要适当地采用当前公知的方法即可。
[0152]在图1所示的传感器装置I中，变换器3和输出器4的连接通过有线方式而进行。然而，在本发明的传感器装置中，它们的连接未必一定要通过有线方式而进行，也可以通过无线方式进行连接。根据上述传感器装置的使用方式的不同，有时还容易使用使得变换器和输出器物理地分离的方式。在该情况下，例如通过预先对个人计算机、智能手机、平板电脑等终端仪器附加作为上述输出器的功能，还能够将上述终端仪器作为将声音或光、图像、数值信息等能够通过五感识别的信息输出的输出器。
[0153]在这种传感器装置中，检测部的静电容量根据介电层的变形(伸缩)而变化，因此通过将其静电容量作为声音的信息、发光信息等输出，用户能够对传感器元件的变形状态进行识别。
[0154]因此，例如通过将上述传感器元件粘贴于可变形的测定对象物而使用，由此能够获知其变形状态。
[0155]除此以外，上述传感器装置例如还能够作为下述信息发送机使用，即，用户能动地使传感器元件变形而对反映了用户的意愿的信息进行发送。具体而言，例如在所发送的信息是声音的信息的情况下，还能够作为声源、语音产生器而使用。
[0156]下面，参照附图对本发明的伸缩构造体进行说明。
[0157]本发明的伸缩构造体的特征在于，具备:可伸缩的器具主体；以及与上述器具主体一体化后的本发明的传感器装置，上述传感器元件追随上述器具主体的伸缩而伸缩。
[0158]图4(a)是示意地表示本发明的伸缩构造体的一个例子的俯视图。
[0159]图4(a)所示的伸缩构造体100是以作为康复管(训练管)的一个例子的带状的弹性体管102为器具主体的伸缩构造体。在伸缩构造体100中，弹性体管102和本发明的传感器装置101实现了一体化。具体而言，在弹性体管102的表面经由粘着层(未图示)而对构成传感器装置101的传感器元件1la进行粘贴，并且使内置有变换器及输出器的显示单元1lb经由导线103而与传感器元件连接。这里，对传感器元件1la进行粘贴的粘着层层叠于传感器元件1la的背面侧的表面整体。
[0160]在伸缩构造体100中，传感器元件1la也追随弹性体管102的长度方向上的伸缩而伸缩，此时，传感器元件1la的检测部的静电容量根据伸缩量而变化。而且，如上述说明，从内置于显示单元1lb的输出部将与检测出的静电容量相对应的声音、光等信息输出。
[0161]因此，用户能够掌握上述伸缩构造体的使用状态、以及基于该使用状态的用户本身的运动状态。
[0162]另外，在本发明的伸缩构造体中，在从输出部输出的信息是语音信息的情况下，可以根据弹性体管102的伸长率是否达到预先规定的伸长率而将鼓励或表扬用户的语音输出。由此，还能够进一步提高用户致力于康复的热情。另外，在超过预先规定的伸长率的情况下，可以将通知训练过度的语音输出。
[0163]本发明的伸缩构造体还可以具备用于对上述传感器装置的测量结果进行记录的存储部。由此能够对使用上述伸缩构造体的运动结果进行记录。具备上述存储部的伸缩构造体特别优选在康复中使用。
[0164]在专家的指导下进行康复运动的情况下，专家一般针对康复器具的用户开出运动的种类、强度、次数、频率等的处方。而且，在作为康复器具而使用的上述伸缩构造体具备存储部的情况下，不仅能够基于从上述输出器输出的信息而实时地确认上述伸缩构造体的使用状态，还能够通过将运动的种类、强度、次数、频率等记录于上述存储部而确认每天的康复训练的履历、以及与专家共享信息，并且，还能够将所记录的信息作为康复运动的处方(康复程序)的反馈信息。
[0165]本发明的伸缩构造体可以具备图4(b)?(e)所示的结构。
[0166]图4(b)是示意地表示本发明的伸缩构造体的另外一个例子的斜视图。
[0167]图4(b)所示的伸缩构造体110是以作为康复管(训练管)的一个例子的弹性体制的环状带112为器具主体的伸缩构造体。在伸缩构造体110中，环状带112和本发明的传感器装置111实现了一体化。具体而言，在环状带112的表面经由粘着层(未图示)而对构成传感器装置111的传感器元件Illa进行粘贴，并且将内置有变换器及输出器的显示单元Illb经由导线113而与传感器元件连接。这里，对传感器元件11 Ia进行粘贴的粘着层层叠于传感器元件Illa的背面侧的表面整体。
[0168]伸缩构造体110与伸缩构造体100相同，传感器元件Illa追随环状带112的伸缩而伸缩，传感器元件Illa的检测部的静电容量根据其伸缩量而变化。而且，从内置于显示单元Illb的输出部将与检测出的静电容量相对应的声音、光等信息输出，用户能够根据声音、光等信息而对伸缩构造体110的使用状态进行识别。
[0169]图4(c)是示意地表示本发明的伸缩构造体的另外一个例子的一部分的剖视图。
[0170]图4(c)所示的伸缩构造体120是以在弹性体制的管122a内包有金属螺旋弹簧122b的扩展器122为器具主体的伸缩构造体。在伸缩构造体120中，扩展器122与本发明的传感器装置121实现了一体化。具体而言，在扩展器122的表面经由粘着层124而对构成传感器装置121的传感器元件121a进行粘贴，并且将内置有变换器及输出器的显示单元121b经由导线123而与传感器元件连接。这里，粘着层124层叠于传感器元件121a的背面侧的表面整体。
[0171]伸缩构造体120的传感器元件121a追随扩展器122的伸缩而伸缩，传感器元件121a的检测部的静电容量根据其伸缩量而变化。而且，从内置于显示单元121b的输出部将与检测出的静电容量相对应的声音、光等信息输出，用户能够根据声音、光等信息而对伸缩构造体120的使用状态进行识别。
[0172]图4(d)是示意地表示本发明的伸缩构造体的另外一个例子的剖视图。
[0173]图4(d)所示的伸缩构造体130是由器具主体132以及粘贴于器具主体132的传感器装置131构成的伸缩构造体，其中，器具主体132具备:板簧132a，其具有近似圆弧状的弯曲部;弹性体层132b，其层叠于上述弯曲部；以及把持部132c，其设置于板簧132a的两端部。具体而言，在器具主体132的弹性体层132b的表面经由粘着层134而对构成传感器装置131的传感器元件131a进行粘贴，并且将内置有变换器及输出器的显示单元131b经由导线133而与传感器元件连接。这里，粘着层134层叠于传感器元件131a的背面侧的表面整体。
[0174]在使用这种伸缩构造体130的情况下，用户对把持部132c进行把持，以使弯曲部进一步弯曲的方式施加负荷而使用伸缩构造体130。此时，弹性体层132b根据弯曲部的弯曲情况而伸缩，传感器元件131a追随弹性体层132b的伸缩而伸缩，传感器元件131a的检测部的静电容量根据其伸缩量而变化。而且，从内置于显示单元131b的输出部将与检测出的静电容量相对应的声音、光等信息输出，用户能够根据声音、光等信息而对伸缩构造体130的使用状态进行识别。
[0175]另外，在器具主体具有如图4(c)、(d)所示的结构的情况下，S卩，在通过金属螺旋弹簧、金属性的板簧等金属制的弹性部件而确保器具主体的变形、且金属制的弹性部件由弹性体覆盖的情况下，作为上述弹性体而能够使用足够软质的弹性体。因此，能够减小施加于弹性体的应力，弹性体不易疲劳，能够实现器具主体的高寿命化。
[0176]图4(e)是示意地表示本发明的伸缩构造体的另外一个例子的斜视图。
[0177]图4(e)所示的伸缩构造体140是以弹性体制的球(橡胶球)14 2为器具主体的伸缩构造体。在伸缩构造体140中，橡胶球142与本发明的传感器装置141实现了一体化。具体而言，在橡胶球142的表面经由粘着层(未图示)而对构成传感器装置141的传感器元件141a进行粘贴，并且将内置有变换器及输出器的显示单元141b经由导线143而与传感器元件连接。这里，粘着层层叠于传感器元件141a的背面侧的表面整体。
[0178]伸缩构造体140的传感器元件141a追随橡胶球142的变形(伸缩)而伸缩，传感器元件141a的检测部的静电容量根据其伸缩量而变化。而且，从内置于显示单元141b的输出部将与检测出的静电容量相对应的声音、光等信息输出，用户能够根据声音、光等信息而对伸缩构造体140的使用状态进行识别。
[0179]在上述伸缩构造体中，器具主体不限定于图4(a)?(e)所例示的结构，只要可伸缩即可。另一方面，在使用时的器具主体的变形(伸缩)量过小的情况下，追随上述器具主体而变形的传感器元件的变形量也小，有时传感器元件的静电容量的变化量变得过小，在该情况下，有时无法准确地测定器具主体的变化量。因此，上述器具主体在正常的使用方式下，优选使得传感器元件一体化(粘贴)的部分的变形量以伸长变形率来衡量大于或等于20%、以面积增加率来衡量大约大于或等于10%。这是因为具有上述范围的变形量的器具主体特别适合作为由本发明的传感器装置对变形量进行检测的对象。
[0180]上述器具主体可以如图4(a)、(b)及(e)所示的例子由弹性体确保伸缩性，也可以如图4(c)及(d)所示的例子由金属制的弹性部件和在该弹性部件的周围设置的弹性体制的部件构成，其伸缩性主要由金属制的弹性体确保。
[0181 ]这里，作为上述弹性体，例如举出天然橡胶、合成橡胶、热可塑性弹性体、热硬化性聚氨酯、硅橡胶等。
[0182]在上述器具主体由弹性体确保伸缩性的情况下，优选上述弹性体具有适度的拉伸度-应力特性(S-S特性)、且即使反复伸缩其永久拉伸程度也较小。
[0183]作为上述弹性体，根据反复伸缩时的永久拉伸程度较小这一点，例如优选天然橡胶、对作为合成橡胶的I种的异戊二烯橡胶进行交联所得的物质、设计为永久拉伸程度较低的热可塑性弹性体。
[0184]另外，在上述器具主体在使用时与人体直接接触的情况下，作为上述器具主体，优选选择由不含有成为过敏的原因的物质(例如，天然橡胶中包含的蛋白质等)的材质构成的器具主体。
[0185]另外，上述弹性体的材质可以与构成本发明的传感器装置的介电层、保护层的材质相同。在该情况下，上述器具主体和上述传感器元件容易显示出同样的变形动作。
[0186]在图4(a)?(e)所示的例子中，在将传感器元件粘贴于器具主体时，以使得粘着层层叠于传感器元件的背面侧的整体的方式将传感器元件粘贴于器具主体。然而，上述粘着层未必一定要在传感器元件的背面侧的整体形成，可以仅形成于传感器元件的背面侧的一部分。但是，需要以使得传感器元件能够追随器具主体的变形而变形的方式形成粘着层。
[0187]上述粘着层能够利用当前公知的粘着剂而形成，上述粘着层只要不阻碍传感器装置、器具主体的变形、且追随它们的变形即可。
[0188]另外，在本发明的伸缩构造体中，将传感器元件粘贴于器具主体的方法不限定于形成粘着层的方法，可以采用其他当前公知的粘着(粘接)方法。具体而言，例如可以根据上述弹性体组成物、上述导电性组成物、上述器具主体的组成而采用直接或者经由适当的弹性体层对传感器元件和器具主体进行硫化粘接的方法等。
[0189]在图4(a)?(e)所示的例子中，只有传感器元件粘贴于器具主体，使得变换器与输出器实现了一体化的显示单元另外经由导线而与传感器元件连接。另一方面，在本发明的伸缩构造体中，例如可以将使得传感器元件和变换器实现了一体化的单元粘贴于器具主体，另外经由导线、或者通过无线连接而将该单元与输出器连接。另外，在上述伸缩构造体中，可以将传感器元件的所有部件粘贴于器具主体。
[0190]在对输出器进行无线连接的情况下，输出器在使用时不会成为用户的妨碍，另外，用户能够将输出器载置于容易识别的位置而使用伸缩构造体。
[0191]并且，在至此说明的伸缩构造体中，经由粘着层等对器具主体和传感器装置进行粘合而使二者实现一体化。然而，本发明的伸缩构造体不限定于在分别制作器具主体和传感器装置之后对二者进行粘合的方式，可以将器具主体的一部分作为传感器装置的构成部件而使二者实现一体化。
[0192]具体而言，例如可以将如图4(a)、(b)所示的弹性体制的器具主体的一部分作为上述传感器元件的介电层，在器具主体的一部分的两面形成隔着器具主体而相对的电极层，由此形成为器具主体与传感器元件实现了一体化的伸缩构造体。
[0193]对于本发明的伸缩构造体而言，本发明的传感器装置与可伸缩的器具主体实现了一体化。因此，能够向用户通报与器具主体的伸缩相对应的伸缩状态(使用状态)。
[0194]本发明的伸缩构造体例如能够优选作为康复用器具、训练用器具等而使用。
[0195]实施例
[0196]下面，通过实施例对本发明进行更加具体的说明，但本发明不限定于下面的实施例。
[0197]图5是用于对实施例中的传感器元件的制作工序进行说明的斜视图。图6是表示在实施例中制作的传感器装置的概略图。
[0198]〈具备传感器装置的康复管〉
[0199]1.器具主体
[0200]作为器具主体，使用市场销售的康复管(Thera-Band(注册商标)、环式#TLB_1(进口贩卖商:D&M社)、圆周90cm X宽度7.5cm)。
[0201]2.带粘着层的传感器元件的制作
[0202](I)介电层的制作
[0203]相对于100质量份的多元醇(夕只GCB-41”、“DIC社”制)，添加40重量份的可塑剂(辛脂磺酸钠)、以及17.62重量份的异氰酸盐(只GCA-11”、“DIC社”制)，利用“70夕一”搅拌混合90秒钟，由此调制出介电层用的原料组成物。然后，将原料组成物注入至图3所示的成型装置30，利用保护薄膜31使其形成为夹层状而进行输送，且在炉内温度为70°C、炉内时间为30分钟的条件下使其交联硬化，由此获得带保护薄膜的规定厚度的卷绕片材。然后，利用调节为70°C的炉子在12小时以后使其交联，由此制作由聚酯类聚氨酯弹性体构成的片材。将所获得的聚氨酯片材裁断为20mm X 74mm X厚度ΙΟΟμπι，进而以1mm X7mmX厚度ΙΟΟμπι的尺寸将角部的一个部位切除，由此制作介电层。
[0204]另外，对于制作成的介电层，对断裂时拉伸率(％)以及相对介电常数进行了测定。断裂时拉伸率(％)为505%、且相对介电常数为6.6。
[0205]上述断裂时拉伸率是以JISK 6251为基准而测定的。上述相对介电常数是在利用20πιπιΦ的电极对介电层进行夹持、并利用“LCR/、彳亍只夕日置電機社”制、3522-50)以IkHz的测量频率对静电容量进行测定之后，根据电极面积和测定样品的厚度而计算出的。
[0206](2)电极层材料的调制
[0207]将30mg的作为通过基板生长法而制造的多层碳纳米管的、“大陽日酸社”制的高定向碳纳米管(层数为4?12层、纤维直径为10?20nm、纤维长度为150?300μπι、碳纯度为99.5%)添加至3(^的甲基异丁基酮(10810，利用喷射式粉碎机(“于/夕工、;/卜/、°/^1附0-SP003”、“常光社”制)实施湿式分散处理，稀释为10倍而获得浓度为0.01重量％的碳纳米管分散液。
[0208](3)保护层的制作
[0209]利用与上述的(I)介电层的制作相同的方法，制作由聚酯类聚氨酯弹性体制的、20mm X 74mm X厚度50μηι的背面侧保护层、以及20mm X 67mm X厚度50μηι的表面侧保护层。
[0210](4)粘着层的制作
[0211 ]将2质量份的硬化剂(“綜研化学社”制、L-45)添加混合至100重量份的粘着剂(“綜研化学社”制、SK-1720)。利用刮棒涂覆机使所获得的混合物形成为表面被实施了分型处理的PET薄膜，在100°C、30分钟的条件下使其硬化，由此制作硬化后的厚度为50μπι的粘着层。
[0212](5)传感器元件的制作
[0213]经由图5(a)?(d)所示的制作工序而制作传感器元件。
[0214]首先，将在被实施了分型处理的PET薄膜形成有规定形状的开口部的掩模(未图示)粘贴于通过上述(3)的工序而制作的背面侧保护层25B的单面(表面)。
[0215]在上述掩模设置有相当于背面侧电极层及背面侧配线的开口部，对于开口部的尺寸，相当于背面侧电极层的部分为宽度16mmX长度60mm，相当于背面侧配线的部分为宽度5mm X 长度 I Omm 0
[0216]然后，以1cm的距离利用气刷涂覆7.2g的通过上述(2)的工序而调制的碳纳米管分散液，在100°c、且在10分钟内使其干燥，由此形成背面侧电极层22B及背面侧配线23B。然后，将掩模剥离(参照图5(a))。
[0217]然后，将通过上述(I)的工序制作的介电层21粘贴于背面侧保护层25B上而进行层叠，以将背面侧电极层22B的整体以及背面侧配线23B的一部分覆盖。
[0218]并且，在介电层21的表面侧，利用与背面侧电极层22B及背面侧配线23B的形成相同的方法形成表面侧电极层22A及表面侧配线23A(参照图5(b))。
[0219]然后，在形成有表面侧电极层22A及表面侧配线23A的介电层21的表面侧，以层压的方式对通过上述(3)的工序而制作的表面侧保护层25A进行层叠，以将表面侧电极层22A的整体以及表面侧配线23A的一部分覆盖。
[0220]并且，将铜箔安装于表面侧配线23A及背面侧配线23B的各自的端部，由此形成为表面侧连接部24A及背面侧连接部24B(参照图5(c))。然后，通过焊料将成为外部配线的导线29固定于表面侧连接部24A以及背面侧连接部24B。
[0221]然后，在位于表面侧连接部24A以及背面侧连接部24B的背面侧保护层25B上的部分，经由丙烯酸粘着带(“3M社”制的“Y-4905”(厚度为0.5mm))26粘贴厚度为ΙΟΟμπι的PET薄膜27而进行加强。
[0222]最后，将通过上述(4)而制作的粘着层28粘贴于背面侧保护层25Β的背面侧，由此制成传感器元件222(参照图5(d))。
[0223]3.伸缩构造体(康复管)的制作
[0224]将通过上述2.而制作的带粘着层的传感器元件粘贴固定于上述器具主体的表面。
[0225]然后，将变换器及输出器与上述传感器元件连接，由此制作伸缩构造体。
[0226]上述伸缩构造体中的传感器装置的结构如图6所示。
[0227]如图6所示，传感器装置221为下述结构，将经由上述(I)?(5)而制作的传感器元件222与施密特触发振荡电路(未伸长时的振荡频率:1ΚΗζ)223连接，经由音频放大器225(LM4889、“Texas Instruments社”制)而与扬声器226(K36WP、“￥丨8&1:011社”制)连接。
[0228]此外，在施密特触发振荡电路223中，作为施密特触发逆变器IC而使用“東芝
、y夕''夕夕一&只卜I/一'2社”制的“Schmitt Inverter”(型号:TC7W14F)，电阻由固定电阻和可变电阻构成，将合计的电阻值设为约1.8ΜΩ，通过可变电阻进行微调以使未伸长时的振荡频率变为I kHz。
[0229]4.伸缩构造体(康复管)的动作检验
[0230]在使通过上述3.而制作的伸缩构造体(传感器元件222的介电层)伸长100%(伸长为2倍)时，确认到检测部的静电容量增加为2倍，从施密特触发振荡电路输出的振荡频率减小为约1/2倍。并且，在使伸缩构造体(传感器元件222的介电层)伸长200% (伸长为3倍)时，确认到检测部的静电容量增加为约3倍，从施密特触发振荡电路输出的振荡频率减小为约I/3 倍。[0231 ]并且，还确认到随着使伸缩构造体伸长，由扬声器26激振的声音从高音变化为低
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[0232]标号的说明
[0233]1、101、111、121、131、141、221 传感器装置
[0234]2、101a、llla、121a、131a、141a、222 传感器元件
[0235]3变换器
[0236]3a,223施密特触发振荡电路
[0237]3b F/V变换电路
[0238]4输出器
[0239]4a PIC控制电路
[0240]4b LED显示部
[0241]11、21 介电层
[0242]12A、22A表面侧电极层
[0243]12B、22B背面侧电极层
[0244]13A、23A表面侧配线
[0245]13B、23B背面侧配线
[0246]14A、24A表面侧连接部
[0247]14B、24B背面侧连接部
[0248]15A、25A表面侧保护层
[0249]15B、25B背面侧保护层
[0250]28粘着层
[0251]100、110、120、130、140 伸缩构造体
[0252]101b、lllb、121b、131b、141b 显示单元
[0253]102弹性体管
[0254]112环状带
[0255]122扩展器
[0256]132器具主体
[0257]142橡胶球
[0258]225音频放大器
[0259]226扬声器
【主权项】
1.一种传感器装置，其特征在于，具备: 传感器元件，其具有片状的介电层、及电极层，该介电层由弹性体组成物构成，该电极层由含有碳纳米管的导电性组成物构成，形成为至少一部分在所述介电层的表面及背面分别隔着所述介电层而相对，该传感器元件将所述电极层的相对的部分作为检测部，以所述介电层的主面的面积变化的方式可逆地变形； 变换器，其与所述传感器元件电连接，将根据所述介电层的变形而变化的所述检测部的静电容量变换为电特性；以及 输出器，其将所述电特性作为能够通过五感中的任意感觉识别的信息而输出。2.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于， 所述介电层能够以其主面的面积从无伸长状态起增大大于或等于30%的方式变形。3.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于， 所述信息是声音的信息以及光的信息中的至少一者。4.一种伸缩构造体，其特征在于， 所述伸缩构造体具备:可伸缩的器具主体；以及与所述器具主体实现了一体化的权利要求I?3中任一项所述的传感器装置， 所述传感器元件追随所述器具主体的伸缩而伸缩。5.根据权利要求4所述的伸缩构造体，其特征在于， 所述器具主体是扩展器或者康复管。
【文档编号】G01B7/16GK106062505SQ201580011955
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年3月2日 公开号201580011955.X, CN 106062505 A, CN 106062505A, CN 201580011955, CN-A-106062505, CN106062505 A, CN106062505A, CN201580011955, CN201580011955.X, PCT/2015/56038, PCT/JP/15/056038, PCT/JP/15/56038, PCT/JP/2015/056038, PCT/JP/2015/56038, PCT/JP15/056038, PCT/JP15/56038, PCT/JP15056038, PCT/JP1556038, PCT/JP2015/056038, PCT/JP2015/56038, PCT/JP2015056038, PCT/JP201556038
【发明人】大高秀夫, 野中敬三, 迫康浩, 阿部勇喜
【申请人】阪东化学株式会社