特開 2018-73997 組紐状圧電素子およびそれを用いたデバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-73997(P2018-73997A)

(43)【公開日】2018年5月10日

(54)【発明の名称】組紐状圧電素子およびそれを用いたデバイス

(51)【国際特許分類】

   H01L 41/087 20060101AFI20180406BHJP

   H01L 41/113 20060101ALI20180406BHJP

   H01L 41/047 20060101ALI20180406BHJP

   H01L 41/193 20060101ALI20180406BHJP

   H01L 41/04 20060101ALI20180406BHJP

   G01L 1/16 20060101ALI20180406BHJP

   G06F 3/041 20060101ALI20180406BHJP

   D02G 3/04 20060101ALI20180406BHJP

   D02G 3/38 20060101ALI20180406BHJP

【ＦＩ】

   H01L41/087

   H01L41/113

   H01L41/047

   H01L41/193

   H01L41/04

   G01L1/16 B

   G06F3/041 495

   G06F3/041 640

   D02G3/04

   D02G3/38

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2016-212243(P2016-212243)

(22)【出願日】2016年10月28日

(71)【出願人】

【識別番号】000003001

【氏名又は名称】帝人株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】399030060

【氏名又は名称】学校法人 関西大学

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100077517

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 敬

(74)【代理人】

【識別番号】100087413

【弁理士】

【氏名又は名称】古賀 哲次

(74)【代理人】

【識別番号】100128495

【弁理士】

【氏名又は名称】出野 知

(74)【代理人】

【識別番号】100102990

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 良博

(72)【発明者】

【氏名】田實 佳郎

(72)【発明者】

【氏名】小野 雄平

(72)【発明者】

【氏名】兼松 俊介

【テーマコード（参考）】

4L036

【Ｆターム（参考）】

4L036MA04

4L036MA39

4L036PA33

4L036RA25

4L036UA25

(57)【要約】

【課題】比較的小さな変形で生じる応力によっても、大きな電気信号を取り出すことが可能で、更にノイズ信号を抑制できる繊維状の圧電素子を提供すること。
【解決手段】導電性繊維で形成された芯部と、前記芯部を被覆するように組紐状の圧電性繊維で形成された鞘部と、前記鞘部の周囲に設けられた導電層とを備え、前記芯部の半径Ｒｃに対する圧電性繊維からなる層の厚みｄの比ｄ／Ｒｃが１．０以上であることを特徴とする組紐状圧電素子。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

導電性繊維で形成された芯部と、前記芯部を被覆するように組紐状の圧電性繊維で形成された鞘部と、前記鞘部の周囲に設けられた導電層とを備え、前記芯部の半径Ｒｃに対する圧電性繊維からなる層の厚みｄの比ｄ／Ｒｃが１．０以上であることを特徴とする組紐状圧電素子。

【請求項2】

前記導電層による前記鞘部の被覆率が２５％以上である、請求項１記載の組紐状圧電素子。

【請求項3】

前記導電層が繊維で形成されている、請求項１または２記載の組紐状圧電素子。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか一項に記載の組紐状圧電素子を含む布帛状圧電素子。

【請求項5】

前記布帛は、前記組紐状圧電素子の少なくとも一部と交差して接触する導電性繊維を更に含む、請求項４に記載の布帛状圧電素子。

【請求項6】

前記布帛を形成する繊維であり且つ前記組紐状圧電素子と交差する繊維のうちの３０％以上が導電性繊維である、請求項５記載の布帛状圧電素子。

【請求項7】

請求項１〜３のいずれか一項に記載の組紐状圧電素子と、
印加された圧力に応じて前記組紐状圧電素子から出力される電気信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段で増幅された電気信号を出力する出力手段と、
を備えるデバイス。

【請求項8】

請求項５または６に記載の布帛状圧電素子と、
印加された圧力に応じて前記布帛状圧電素子から出力される電気信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段で増幅された電気信号を出力する出力手段と、
を備えるデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電性繊維を用いた組紐を導電層で被覆した組紐状圧電素子を用いた布帛状圧電素子およびそれを用いたデバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、いわゆるウェアラブルセンサーが注目を浴びており、眼鏡型や腕時計といった形状の商品が世に出始めた。しかし、これらのデバイスは、装着しているという感覚があり、究極のウェアラブルである、布状、つまり衣類のような形状のものが望まれている。そのようなセンサーとして、圧電性繊維の圧電効果を用いた圧電素子が知られている。例えば、特許文献１には、２本の導電性繊維および１本の圧電性繊維を含み、これらが互いに接点を有しつつ、略同一平面上に配置されている圧電単位を含む圧電素子が開示されている。また、特許文献２には、圧電高分子からなる繊維状物、または成形物であり、これの軸方向に付加される張力によって圧電性を発生させるために、かかる張力の付加方向と異なる方向に捩りを加えて構成したことを特徴とする圧電材が開示されている。

【0003】

一方、近年、いわゆるタッチパネル方式を採用した入力装置、すなわちタッチ式入力装置が大幅に増加している。銀行ＡＴＭや駅の券売機のみならず、スマートフォン、携帯電話機、携帯ゲーム機、携帯音楽プレーヤなどにおいて、薄型ディスプレイ技術の発展と相まって、入力インターフェースとしてタッチパネル方式を採用した機器が大幅に増加している。そのようなタッチパネル方式を実現する手段として、圧電シートや圧電性繊維を用いる方式が知られている。例えば、特許文献３には、所定方向に向く延伸軸を有するＬ型ポリ乳酸からなる圧電シートを用いるタッチパネルが開示されている。

【0004】

これらウェアラブルセンサーやタッチパネル方式のセンサーでは、圧電材料に印加される小さな変形により圧電材料内に生じる小さな応力に対しても、大きな電気信号を取り出すことが望まれる。例えば、指の曲げ伸ばし動作や指などで表面を擦る行為により圧電材料に生じる比較的小さな応力によっても大きな電気信号を安定的に取り出すことが望まれる。

【0005】

特許文献１の圧電性繊維は、様々な用途に適用可能な優れた素材であるが、比較的小さな変形で生じる応力に対して大きい電気信号を出力できるとは必ずしもいえず、大きな電気信号を得る技術についても明示していない。また、特許文献１に記載の圧電素子は、信号線となる導電性繊維がむき出しであるためノイズの影響を受けやすく、また、外部応力による損傷を受けやすい。特許文献１に記載の圧電素子では、実用化に対して依然として改善の余地があった。

【0006】

特許文献２の圧電性繊維は、特殊な製造方法で圧電性繊維をあらかじめ捩じらせておくことにより、圧電性繊維への引張や圧縮に対して電気信号を出力できる。しかし、特許文献２には、圧電性繊維を曲げたり伸ばしたりする屈曲や、圧電性繊維の表面を擦る行為によるせん断応力に対して十分な電気信号を発生させる技術は開示されていない。したがって、このような圧電性繊維を用いた場合、表面を擦るような比較的小さい変形で生じる応力だけで十分な電気信号を取り出すことは困難である。

【0007】

特許文献３の圧電シートは、圧電シートに対する変形（応力）によって電気信号を出力できる。しかしながら、そもそもシート状であるために柔軟性に乏しく布のように自由に屈曲できるような使い方は不可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】国際公開第２０１４／０５８０７７号

【特許文献2】特開２０００−１４４５４５号公報

【特許文献3】特開２０１１−２５３５１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の目的は、比較的小さな変形で生じる応力によっても、大きな電気信号を取り出すことが可能で、またノイズ信号を抑制可能であり、さらに外部からの損傷を受けにくい繊維状の圧電素子を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明者らは、導電性繊維と圧電性繊維との組み合わせとして、芯となる導電性繊維の表面を組紐状の圧電性繊維で被覆し、更にその周囲に導電層を設けた組紐状圧電素子により効率よく電気信号を取り出すことが可能で、かつ、ノイズ信号を抑制できることを発見し、さらに芯部と圧電性繊維の太さの関係を特定の範囲とすることで外部からの損傷を受けにくくなることを見出し、本発明に到達した。

【0011】

すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
（１）導電性繊維で形成された芯部と、前記芯部を被覆するように組紐状の圧電性繊維で形成された鞘部と、前記鞘部の周囲に設けられた導電層とを備え、前記芯部の半径Ｒｃに対する圧電性繊維からなる層の厚みｄの比ｄ／Ｒｃが１．０以上であることを特徴とする組紐状圧電素子。
（２）前記導電層による前記鞘部の被覆率が２５％以上である、（１）に記載の組紐状圧電素子。
（３）前記導電層が繊維で形成されている、（１）または（２）に記載の組紐状圧電素子。
（４）（１）〜（３）のいずれか一項に記載の組紐状圧電素子を含む布帛状圧電素子。
（５）前記布帛は、前記組紐状圧電素子の少なくとも一部と交差して接触する導電性繊維を更に含む、（４）に記載の布帛状圧電素子。
（６）前記布帛を形成する繊維であり且つ前記組紐状圧電素子と交差する繊維のうちの３０％以上が導電性繊維である、（５）に記載の布帛状圧電素子。
（７）（１）〜（３）のいずれか一項に記載の組紐状圧電素子と、
印加された圧力に応じて前記組紐状圧電素子から出力される電気信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段で増幅された電気信号を出力する出力手段と、
を備えるデバイス。
（８）（５）または（６）に記載の布帛状圧電素子と、
印加された圧力に応じて前記布帛状圧電素子から出力される電気信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段で増幅された電気信号を出力する出力手段と、
を備えるデバイス。

【発明の効果】

【0012】

本発明により、比較的小さな変形で生じる応力によっても、大きな電気信号を取り出すことが可能で、更にノイズ信号を抑制できる繊維状の圧電素子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態に係る組紐状圧電素子の構成例を示す模式図である。

【図2】実施形態に係る組紐状圧電素子の断面を示す顕微鏡写真である。

【図3】実施形態に係る布帛状圧電素子の構成例を示す模式図である。

【図4】実施形態に係る圧電素子を備えるデバイスを示すブロック図である。

【図5】実施形態に係る組紐状圧電素子を備えるデバイスの構成例を示す模式図である。

【図6】実施形態に係る布帛状圧電素子を備えるデバイスの構成例を示す模式図である。

【図7】実施形態に係る布帛状圧電素子を備えるデバイスの他の構成例を示す模式図である。

【図8】実施形態に係る布帛状圧電素子を備えるデバイスの他の構成例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（組紐状圧電素子）
図１は実施形態に係る組紐状圧電素子の構成例を示す模式図である。
組紐状圧電素子１は、導電性繊維Ｂで形成された芯部３と、芯部３を被覆するように組紐状の圧電性繊維Ａで形成された鞘部２と、鞘部２を被覆する導電層４とを備えている。導電層４は芯部３の導電繊維の対極となる電極としての機能と、芯部３の導電繊維を外部の電磁波から遮蔽し、芯部３の導電繊維に発生するノイズ信号を抑制するシールドとしての機能を同時に有する。

【0015】

導電層４による鞘部２の被覆率は２５％以上が好ましい。ここで被覆率とは、導電層４を鞘部２へ投影した際の導電層４に含まれる導電性物質５の面積と鞘部２の表面積の比率であり、その値は２５％以上が好ましく、５０％以上がより好ましく、７５％以上であることがさらに好ましい。導電層４の被覆率が２５％を下回るとノイズ信号の抑制効果が十分に発揮されない場合がある。導電性物質５が導電層４の表面へ露出していない場合、例えば導電性物質５を内包する繊維を導電層４として使用して鞘部２を被覆している場合は、その繊維の鞘部２へ投影した際の面積と鞘部２の表面積の比率を被覆率とすることができる。
導電性物質５とは、導電層４に含まれる導電性物質のことであり、公知のあらゆるものが該当する。

【0016】

組紐状圧電素子１では、少なくとも一本の導電性繊維Ｂの外周面を多数の圧電性繊維Ａが緻密に取り巻いている。組紐状圧電素子１に変形が生じると、多数の圧電性繊維Ａそれぞれに変形による応力が生じ、それにより多数の圧電性繊維Ａそれぞれに電場が生じ（圧電効果）、その結果、導電性繊維Ｂを取り巻く多数の圧電性繊維Ａの電場を重畳した電圧変化が導電性繊維Ｂに生じる。すなわち圧電性繊維Ａの組紐状の鞘部２を用いない場合と比較して導電性繊維Ｂからの電気信号が増大する。それにより、組紐状圧電素子１では、比較的小さな変形で生じる応力によっても、大きな電気信号を取り出すことが可能となる。なお、導電性繊維Ｂは複数本であってもよい。

【0017】

組紐状圧電素子１は、その中心軸方向への伸縮変形に対して選択的に大きな電気信号を出力するか、あるいはその中心軸を軸としたねじり変形に対して選択的に大きな電気信号を出力するものが好ましく、その中心軸方向への伸縮変形に対して選択的に大きな電気信号を出力するものがより好ましい。
中心軸方向への伸縮変形に対して選択的に大きな電気信号を出力する組紐状圧電素子１としては、例えば、圧電性繊維Ａとして、配向した圧電性高分子を円筒形または円柱形に配置した構造体であり、圧電性高分子が配置された円筒形または円柱形の中心軸の方向に対する圧電性高分子の配向角度が１５°以上７５°以下であり、圧電性高分子は配向軸を３軸とした時の圧電定数ｄ１４の絶対値が０．１ｐＣ／Ｎ以上１０００ｐＣ／Ｎ以下の値を有する結晶性高分子を主成分として含む、構造体であることが好ましい。さらに該圧電性高分子は、圧電定数ｄ１４の値が正の結晶性高分子を主成分として含むＰ体と、負の結晶性高分子を主成分として含むＮ体とを含み、該構造体の中心軸が１ｃｍの長さを持つ部分について、配向軸がＺ撚り方向にらせんを巻いて配置された該Ｐ体の質量をＺＰ、配向軸がＳ撚り方向にらせんを巻いて配置された該Ｐ体の質量をＳＰ、配向軸がＺ撚り方向にらせんを巻いて配置された該Ｎ体の質量をＺＮ、配向軸がＳ撚り方向にらせんを巻いて配置された該Ｎ体の質量をＳＮ、とし、（ＺＰ＋ＳＮ）と（ＳＰ＋ＺＮ）とのうち小さい方をＴ１、大きい方をＴ２としたとき、Ｔ１／Ｔ２の値が０以上０．８以下である、そのような構造体であることがより好ましい。

【0018】

一方、中心軸を軸としたねじり変形に対して選択的に大きな電気信号を出力する組紐状圧電素子１としては、例えば、圧電性繊維Ａとして、配向した圧電性高分子を円筒形または円柱形に配置した構造体であり、圧電性高分子が配置された円筒形または円柱形の中心軸の方向に対する圧電性高分子の配向角度が０°以上４０°以下または５０°以上９０°以下であり、圧電性高分子は配向軸を３軸とした時の圧電定数ｄ１４の絶対値が０．１ｐＣ／Ｎ以上１０００ｐＣ／Ｎ以下の値を有する結晶性高分子を主成分として含む、構造体であることが好ましい。さらに該圧電性高分子は、圧電定数ｄ１４の値が正の結晶性高分子を主成分として含むＰ体と、負の結晶性高分子を主成分として含むＮ体とを含み、該構造体の中心軸が１ｃｍの長さを持つ部分について、配向軸がＺ撚り方向にらせんを巻いて配置された該Ｐ体の質量をＺＰ、配向軸がＳ撚り方向にらせんを巻いて配置された該Ｐ体の質量をＳＰ、配向軸がＺ撚り方向にらせんを巻いて配置された該Ｎ体の質量をＺＮ、配向軸がＳ撚り方向にらせんを巻いて配置された該Ｎ体の質量をＳＮ、とし、（ＺＰ＋ＳＮ）と（ＳＰ＋ＺＮ）とのうち小さい方をＴ１、大きい方をＴ２としたとき、Ｔ１／Ｔ２の値が０．８超１．０以下である、そのような構造体であることがより好ましい。

【0019】

なお、ｄ１４の値は成型条件や純度および測定雰囲気によって異なる値を示すが、本発明においては、実際に使用される圧電性高分子中の結晶性高分子の結晶化度および結晶配向度を測定し、それと同等の結晶化度および結晶配向度を有する１軸延伸フィルムを当該結晶性高分子を用いて作成し、そのフィルムのｄ１４の絶対値が、実際に使用される温度において０．１ｐＣ／Ｎ以上１０００ｐＣ／Ｎ以下の値を示せばよく、本実施形態の圧電性高分子に含まれる結晶性高分子としては、後述されるような特定の結晶性高分子には限定されない。フィルムサンプルのｄ１４の測定は公知の様々な方法を取ることができるが、例えばフィルムサンプルの両面に金属を蒸着して電極としたサンプルを、延伸方向から４５度傾いた方向に４辺を有する長方形に切り出し、その長尺方向に引張荷重をかけた時に両面の電極に発生する電荷を測定することで、ｄ１４の値を測定することができる。

【0020】

本発明の圧電性繊維として主成分としてポリ乳酸が含まれる繊維を用いる場合、ポリ乳酸中の乳酸ユニットは９０モル％以上であることが好ましく、９５モル％以上であることがより好ましく、９８モル％以上がさらに好ましい。

【0021】

なお、組紐状圧電素子１では、本発明の目的を達成する限り、鞘部２では圧電性繊維Ａ以外の他の繊維と組み合わせて混繊等を行ってもよいし、芯部３では導電性繊維Ｂ以外の他の繊維と組み合わせて混繊等を行ってもよい。

【0022】

導電性繊維Ｂの芯部３と、組紐状の圧電性繊維Ａの鞘部２と、鞘部２を被覆する導電層４とで構成される組紐状圧電素子の長さは特に限定はない。例えば、その組紐状圧電素子は製造において連続的に製造され、その後に必要な長さに切断して利用してもよい。組紐状圧電素子の長さは１ｍｍ〜１０ｍ、好ましくは、５ｍｍ〜２ｍ、より好ましくは１ｃｍ〜１ｍである。長さが短過ぎると繊維形状である利便性が失われ、また、長さが長過ぎると導電性繊維Ｂの抵抗値を考慮する必要が出てくるであろう。
以下、各構成について詳細に説明する。

【0023】

（導電性繊維）
導電性繊維Ｂとしては、導電性を示すものであればよく、公知のあらゆるものが用いられる。導電性繊維Ｂとしては、例えば、金属繊維、導電性高分子からなる繊維、炭素繊維、繊維状あるいは粒状の導電性フィラーを分散させた高分子からなる繊維、あるいは繊維状物の表面に導電性を有する層を設けた繊維が挙げられる。繊維状物の表面に導電性を有する層を設ける方法としては、金属コート、導電性高分子コート、導電性繊維の巻付けなどが挙げられる。なかでも金属コートが導電性、耐久性、柔軟性などの観点から好ましい。金属をコートする具体的な方法としては、蒸着、スパッタ、電解メッキ、無電解メッキなどが挙げられるが生産性などの観点からメッキが好ましい。このような金属をメッキされた繊維は金属メッキ繊維ということができる。

【0024】

金属をコートされるベースの繊維として、導電性の有無によらず公知の繊維を用いることができ、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、塩化ビニル繊維、アラミド繊維、ポリスルホン繊維、ポリエーテル繊維、ポリウレタン繊維等の合成繊維の他、綿、麻、絹等の天然繊維、アセテート等の半合成繊維、レーヨン、キュプラ等の再生繊維を用いることができる。ベースの繊維はこれらに限定されるものではなく、公知の繊維を任意に用いることができ、これらの繊維を組み合わせて用いてもよい。

【0025】

ベースの繊維にコートされる金属は導電性を示し、本発明の効果を奏する限り、いずれを用いてもよい。例えば、金、銀、白金、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、パラジウム、酸化インジウム錫、硫化銅など、およびこれらの混合物や合金などを用いることができる。

【0026】

導電性繊維Ｂに屈曲耐性のある金属コートした有機繊維を使用すると、導電性繊維が折れることが非常に少なく、圧電素子を用いたセンサーとしての耐久性や安全性に優れる。

【0027】

導電性繊維Ｂはフィラメントを複数本束ねたマルチフィラメントであっても、また、フィラメント一本からなるモノフィラメントであってもよい。マルチフィラメントの方が電気特性の長尺安定性の観点で好ましい。モノフィラメント（紡績糸を含む）の場合、その単糸径は１μｍ〜５０００μｍであり、好ましくは２μｍ〜１００μｍである。さらに好ましくは３μｍ〜５０μｍである。マルチフィラメントの場合、フィラメント数としては、１本〜１０００００本が好ましく、より好ましくは５本〜５００本、さらに好ましくは１０本〜１００本である。ただし、導電性繊維Ｂの繊度・本数とは、組紐を作製する際に用いる芯部３の繊度・本数であり、複数本の単糸（モノフィラメント）で形成されるマルチフィラメントも一本の導電性繊維Ｂと数えるものとする。ここで芯部３とは、導電性繊維以外の繊維を用いた場合であっても、それを含めた全体の量とする。

【0028】

繊維の直径が小さいと強度が低下しハンドリングが困難となり、また、直径が大きい場合にはフレキシブル性が犠牲になる。導電性繊維Ｂの断面形状としては円または楕円であることが、圧電素子の設計および製造の観点で好ましいが、これに限定されない。

【0029】

また、圧電性高分子からの電気出力を効率よく取り出すため、電気抵抗は低いことが好ましく、体積抵抗率としては１０^-1Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０^-2Ω・ｃｍ以下、さらに好ましくは１０^-3Ω・ｃｍ以下である。ただし、電気信号の検出で十分な強度が得られるのであれば導電性繊維Ｂの抵抗率はこの限りではない。

【0030】

導電性繊維Ｂは、本発明の用途から、繰り返しの曲げやねじりといった動きに対して耐性がなければならない。その指標としては、結節強さが、より大きいものが好まれる。結節強さはＪＩＳ Ｌ１０１３ ８．６の方法で測定することができる。本発明に適当な結節強さの程度としては、０．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましく、１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることがより好ましく、１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることがさらに好ましく、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが最も好ましい。また、別の指標としては、曲げ剛性が、より小さいものが好まれる。曲げ剛性は、カトーテック（株）製ＫＥＳ―ＦＢ２純曲げ試験機などの測定装置で測定されるのが一般的である。本発明に適当な曲げ剛性の程度としては、東邦テナックス（株）製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＨＴＳ４０−３Ｋよりも小さいほうが好ましい。具体的には、導電性繊維の曲げ剛性が０．０５×１０^-4Ｎ・ｍ²／ｍ以下であることが好ましく、０．０２×１０^-4Ｎ・ｍ²／ｍ以下であることがより好ましく、０．０１×１０^-4Ｎ・ｍ²／ｍ以下であることがさらに好ましい。

【0031】

（圧電性繊維）
圧電性繊維Ａの材料である圧電性高分子としてはポリフッ化ビニリデンやポリ乳酸のような圧電性を示す高分子を利用できるが、本実施形態では上記のように圧電性繊維Ａは主成分として配向軸を３軸とした時の圧電定数ｄ１４の絶対値が高い結晶性高分子、とりわけポリ乳酸を含むことが好適である。ポリ乳酸は、例えば溶融紡糸後に延伸によって容易に配向して圧電性を示し、ポリフッ化ビニリデンなどで必要となる電界配向処理が不要な点で生産性に優れている。しかしこのことは、本発明を実施するに際してポリフッ化ビニリデンその他の圧電性材料の使用を排除することを意図するものではない。

【0032】

ポリ乳酸としては、その結晶構造によって、Ｌ−乳酸、Ｌ−ラクチドを重合してなるポリ−Ｌ−乳酸、Ｄ−乳酸、Ｄ−ラクチドを重合してなるポリ−Ｄ−乳酸、さらに、それらのハイブリッド構造からなるステレオコンプレックスポリ乳酸などがあるが、圧電性を示すものであればいずれも利用できる。圧電率の高さの観点で好ましくは、ポリ−Ｌ−乳酸、ポリ−Ｄ−乳酸である。ポリ−Ｌ−乳酸、ポリ−Ｄ−乳酸はそれぞれ、同じ応力に対して分極が逆になるために、目的に応じてこれらを組み合わせて使用することも可能である。

【0033】

ポリ乳酸の光学純度は９９％以上であることが好ましく、９９．３％以上であることがより好ましく、９９．５％以上であることがさらに好ましい。光学純度が９９％未満であると著しく圧電率が低下する場合があり、圧電性繊維Ａの形状変化よって十分な電気信号を得ることが難しくなる場合がある。特に、圧電性繊維Ａは、主成分としてポリ−Ｌ−乳酸またはポリ−Ｄ−乳酸を含み、これらの光学純度が９９％以上であることが好ましい。

【0034】

ポリ乳酸を主成分とする圧電性繊維Ａは、製造時に延伸されて、その繊維軸方向に一軸配向している。さらに、圧電性繊維Ａは、その繊維軸方向に一軸配向しているだけでなく、ポリ乳酸の結晶を含むものであることが好ましく、一軸配向したポリ乳酸の結晶を含むものであることがより好ましい。なぜなら、ポリ乳酸はその結晶性が高いことおよび一軸配向していることでより大きな圧電性を示し、ｄ１４の絶対値が高くなるためである。

【0035】

結晶性および一軸配向性はホモＰＬＡ結晶化度Ｘ_homo（％）および結晶配向度Ａｏ（％）で求められる。本発明の圧電性繊維Ａとしては、ホモＰＬＡ結晶化度Ｘ_homo（％）および結晶配向度Ａｏ（％）が下記式（１）を満たすことが好ましい。
Ｘ_homo×Ａｏ×Ａｏ÷１０⁶≧０．２６ （１）
上記式（１）を満たさない場合、結晶性および／または一軸配向性が十分でなく、動作に対する電気信号の出力値が低下したり、特定方向の動作に対する信号の感度が低下したりするおそれがある。上記式（１）の左辺の値は、０．２８以上がより好ましく、０．３以上がさらに好ましい。ここで、各々の値は下記に従って求める。

【0036】

ホモポリ乳酸結晶化度Ｘ_homo：
ホモポリ乳酸結晶化度Ｘ_homoについては、広角Ｘ線回折分析（ＷＡＸＤ）による結晶構造解析から求める。広角Ｘ線回折分析（ＷＡＸＤ）では、リガク製ｕｌｔｒａｘ１８型Ｘ線回折装置を用いて透過法により、以下条件でサンプルのＸ線回折図形をイメージングプレートに記録する。
Ｘ線源： Ｃｕ−Ｋα線（コンフォーカル ミラー）
出力： ４５ｋＶ×６０ｍＡ
スリット： １ｓｔ：１ｍｍΦ，２ｎｄ：０．８ｍｍΦ
カメラ長： １２０ｍｍ
積算時間： １０分
サンプル： ３５ｍｇのポリ乳酸繊維を引き揃え３ｃｍの繊維束とする。
得られるＸ線回折図形において方位角にわたって全散乱強度Ｉｔｏｔａｌを求め、ここで２θ＝１６．５°，１８．５°，２４．３°付近に現れるホモポリ乳酸結晶に由来する各回折ピークの積分強度の総和ΣＩＨＭｉを求める。これらの値から下式（２）に従い、ホモポリ乳酸結晶化度Ｘ_homoを求める。
ホモポリ乳酸結晶化度Ｘ_homo（％）＝ΣＩ_HMi／Ｉ_total×１００ （２）
なお、ΣＩ_HMiは、全散乱強度においてバックグランドや非晶による散漫散乱を差し引くことによって算出する。

【0037】

（２）結晶配向度Ａｏ：
結晶配向度Ａｏについては、上記の広角Ｘ線回折分析（ＷＡＸＤ）により得られるＸ線回折図形において、動径方向の２θ＝１６．５°付近に現れるホモポリ乳酸結晶に由来する回折ピークについて、方位角（°）に対する強度分布をとり、得られた分布プロファイルの半値幅の総計Σ_Wi（°）から次式（３）より算出する。
結晶配向度Ａｏ（％）＝（３６０−ΣＷ_i）÷３６０×１００ （３）

【0038】

なお、ポリ乳酸は加水分解が比較的速いポリエステルであるから、耐湿熱性が問題となる場合においては、公知の、イソシアネート化合物、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物、カルボジイミド化合物などの加水分解防止剤を添加してもよい。また、必要に応じてリン酸系化合物などの酸化防止剤、可塑剤、光劣化防止剤などを添加して物性改良してもよい。

【0039】

圧電性繊維Ａはフィラメントを複数本束ねたマルチフィラメントであっても、また、フィラメント一本からなるモノフィラメントであってもよい。モノフィラメント（紡績糸を含む）の場合、その単糸径は１μｍ〜５ｍｍであり、好ましくは５μｍ〜２ｍｍ、さらに好ましくは１０μｍ〜１ｍｍである。マルチフィラメントの場合、その単糸径は０．１μｍ〜５ｍｍであり、好ましくは２μｍ〜１００μｍ、さらに好ましくは３μｍ〜５０μｍである。マルチフィラメントのフィラメント数としては、１本〜１０００００本が好ましく、より好ましくは５０本〜５００００本、さらに好ましくは１００本〜２００００本である。ただし、圧電性繊維Ａの繊度や本数については、組紐を作製する際のキャリア１つあたりの繊度、本数であり、複数本の単糸（モノフィラメント）で形成されるマルチフィラメントも一本の圧電性繊維Ａと数えるものとする。ここで、キャリア１つの中に、圧電性繊維以外の繊維を用いた場合であっても、それを含めた全体の量とする。

【0040】

このような圧電性高分子を圧電性繊維Ａとするためには、高分子から繊維化するための公知の手法を、本発明の効果を奏する限りいずれも採用することができる。例えば、圧電性高分子を押し出し成型して繊維化する手法、圧電性高分子を溶融紡糸して繊維化する手法、圧電性高分子を乾式あるいは湿式紡糸により繊維化する手法、圧電性高分子を静電紡糸により繊維化する手法、フィルムを形成した後に細くカットする手法、などを採用することができる。これらの紡糸条件は、採用する圧電性高分子に応じて公知の手法を適用すればよく、通常は工業的に生産の容易な溶融紡糸法を採用すればよい。さらに、繊維を形成後には形成された繊維を延伸する。それにより一軸延伸配向しかつ結晶を含む大きな圧電性を示す圧電性繊維Ａが形成される。

【0041】

また、圧電性繊維Ａは、上記のように作製されたものを組紐とする前に、染色、撚糸、合糸、熱処理などの処理をすることができる。

【0042】

さらに、圧電性繊維Ａは、組紐を形成する際に繊維同士が擦れて断糸したり、毛羽が出たりする場合があるため、その強度と耐摩耗性は高い方が好ましく、強度は１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましく、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることがより好ましく、２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることがさらに好ましく、３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが最も好ましい。耐摩耗性は、ＪＩＳ Ｌ１０９５ ９．１０．２ Ｂ法などで評価することができ、摩擦回数は１００回以上が好ましく、１０００回以上であることがより好ましく、５０００回以上であることがさらに好ましく、１００００回以上であることが最も好ましい。耐摩耗性を向上させるための方法は特に限定されるものではなく、公知のあらゆる方法を用いることができ、例えば、結晶化度を向上させたり、微粒子を添加したり、表面加工したりすることができる。また、組紐に加工する際に、繊維に潤滑剤を塗布して摩擦を低減させることもできる。

【0043】

また、圧電性繊維の収縮率は、前述した導電性繊維の収縮率との差が小さいことが好ましい。収縮率差が大きいと、組紐作製後や布帛作製後の後処理工程や実使用時に熱がかかった時や経時変化により組紐が曲がったり、布帛の平坦性が悪くなったり、圧電信号が弱くなってしまう場合がある。収縮率を後述の沸水収縮率で定量化した場合、圧電性繊維の沸水収縮率Ｓ（ｐ）および導電性繊維の沸水収縮率Ｓ（ｃ）が下記式（４）を満たすことが好適である。
｜Ｓ（ｐ）−Ｓ（ｃ）｜≦１０ （４）
上記式（４）の左辺は５以下であることがより好ましく、３以下であればさらに好ましい。

【0044】

また、圧電性繊維の収縮率は、導電性繊維以外の繊維、例えば絶縁性繊維の収縮率との差も小さいことが好ましい。収縮率差が大きいと、組紐作製後や布帛作製後の後処理工程や実使用時に熱がかかった時や経時変化により組紐が曲がったり、布帛の平坦性が悪くなったり、圧電信号が弱くなってしまう場合がある。収縮率を沸水収縮率で定量化した場合、圧電性繊維の沸水収縮率Ｓ（ｐ）および絶縁性繊維の沸水収縮率Ｓ（ｉ）が下記式（５）を満たすことが好適である。
｜Ｓ（ｐ）−Ｓ（ｉ）｜≦１０ （５）
上記式（５）の左辺は５以下であることがより好ましく、３以下であればさらに好ましい。

【0045】

また、圧電性繊維の収縮率は小さい方が好ましい。例えば収縮率を沸水収縮率で定量化した場合、圧電性繊維の収縮率は１５％以下であることが好ましく、より好ましくは１０％以下、さらに好ましくは５％以下、最も好ましくは３％以下である。収縮率を下げる手段としては、公知のあらゆる方法を適用することができ、例えば、熱処理により非晶部の配向緩和や結晶化度を上げることにより収縮率を低減することができ、熱処理を実施するタイミングは特に限定されず、延伸後、撚糸後、組紐化後、布帛化後などが挙げられる。なお、上述の沸水収縮率は以下の方法で測定するものとする。枠周１．１２５ｍの検尺機で捲数２０回のカセを作り、０．０２２ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重を掛けて、スケール板に吊るして初期のカセ長Ｌ０を測定した。その後、このカセを１００℃の沸騰水浴中で３０分間処理後、放冷し再び上記荷重を掛けてスケール板に吊るし収縮後のカセ長Ｌを測定した。測定されたＬ０およびＬを用いて下記式（６）により沸水収縮率を計算する。
沸水収縮率＝（Ｌ０−Ｌ）／Ｌ０×１００（％） （６）

【0046】

（被覆）
導電性繊維Ｂ、すなわち芯部３は、圧電性繊維Ａ、すなわち組紐状の鞘部２で表面が被覆されている。導電性繊維Ｂを被覆する鞘部２の厚みは１μｍ〜１０ｍｍであることが好ましく、５μｍ〜５ｍｍであることがより好ましく、１０μｍ〜３ｍｍであることがさらに好ましい、２０μｍ〜１ｍｍであることが最も好ましい。薄すぎると強度の点で問題となる場合があり、また、厚すぎると組紐状圧電素子１が硬くなり変形し難くなる場合がある。なお、ここで言う鞘部２とは芯部３に隣接する層のことを指す。

【0047】

組紐状圧電素子１において、鞘部２の圧電性繊維Ａの総繊度は、芯部３の導電性繊維Ｂの総繊度の１／２倍以上、２０倍以下であることが好ましく、１倍以上、１５倍以下であることがより好ましく、２倍以上、１０倍以下であることがさらに好ましい。圧電性繊維Ａの総繊度が導電性繊維Ｂの総繊度に対して小さ過ぎると、導電性繊維Ｂを囲む圧電性繊維Ａが少な過ぎて導電性繊維Ｂが十分な電気信号を出力できず、さらに導電性繊維Ｂが近接する他の導電性繊維に接触するおそれがある。圧電性繊維Ａの総繊度が導電性繊維Ｂの総繊度に対して大き過ぎると、導電性繊維Ｂを囲む圧電性繊維Ａが多過ぎて組紐状圧電素子１が硬くなり変形し難くなる。すなわち、いずれの場合にも組紐状圧電素子１がセンサーとして十分に機能しなくなる。
ここでいう総繊度とは、鞘部２を構成する圧電性繊維Ａ全ての繊度の和であり、例えば、一般的な８打組紐の場合には、８本の繊維の繊度の総和となる。

【0048】

また、組紐状圧電素子１において、鞘部２の圧電性繊維Ａの一本あたりの繊度は、導電性繊維Ｂの総繊度の１／２０倍以上、２倍以下であることが好ましく、１／１５倍以上、１．５倍以下であることがより好ましく、１／１０倍以上、１倍以下であることがさらに好ましい。圧電性繊維Ａ一本あたりの繊度が導電性繊維Ｂの総繊度に対して小さ過ぎると、圧電性繊維Ａが少な過ぎて導電性繊維Ｂが十分な電気信号を出力できず、さらに圧電性繊維Ａが切断するおそれがある。圧電性繊維Ａ一本あたりの繊度が導電性繊維Ｂの総繊度に対して大き過ぎると、圧電性繊維Ａが太過ぎて組紐状圧電素子１が硬くなり変形し難くなる。すなわち、いずれの場合にも組紐状圧電素子１がセンサーとして十分に機能しなくなる。

【0049】

なお、導電性繊維Ｂに金属繊維を用いた場合や、金属繊維を導電性繊維Ｂあるいは圧電性繊維Ａに混繊した場合は、繊度の比率は上記の限りではない。本発明において、上記比率は、接触面積や被覆率、すなわち、面積および体積の観点で重要であるからである。例えば、それぞれの繊維の比重が２を超えるような場合には、繊維の平均断面積の比率が上記繊度の比率であることが好ましい。

【0050】

圧電性繊維Ａと導電性繊維Ｂとはできるだけ密着していることが好ましいが、密着性を改良するために、導電性繊維Ｂと圧電性繊維Ａとの間にアンカー層や接着層などを設けてもよい。

【0051】

被覆の方法は導電性繊維Ｂを芯糸として、その周りに圧電性繊維Ａを組紐状に巻きつける方法が取られる。一方、圧電性繊維Ａの組紐の形状は、印加された荷重で生じる応力に対して電気信号を出力することが出来れば特に限定されるものではないが、芯部３を有する８打組紐や１６打組紐が好ましい。

【0052】

導電性繊維Ｂと圧電性繊維Ａの形状としては特に限定されるものではないが、できるだけ同心円状に近いことが、好ましい。なお、導電性繊維Ｂとしてマルチフィラメントを用いる場合、圧電性繊維Ａは、導電性繊維Ｂのマルチフィラメントの表面（繊維周面）の少なくとも一部が接触しているように被覆していればよく、マルチフィラメントを構成するすべてのフィラメント表面（繊維周面）に圧電性繊維Ａが被覆していてもよいし、被覆していなくともよい。導電性繊維Ｂのマルチフィラメントを構成する内部の各フィラメントへの圧電性繊維Ａの被覆状態は、圧電性素子としての性能、取扱い性等を考慮して、適宜設定すればよい。

【0053】

（導電層）
導電層４は芯部３の導電繊維の対極となる電極としての機能と、芯部３の導電繊維を外部の電磁波から遮蔽し、芯部３の導電繊維に発生するノイズ信号を抑制するシールドとしての機能とを同時に有することができる。導電層４はシールドとして機能するため、接地（アースまたは電子回路のグランドに接続）されることが好ましい。それにより、例えば布帛状圧電素子７の上下に電磁波シールド用の導電性の布帛を重ねなくても、組紐状圧電素子７のＳ／Ｎ比（信号対雑音比）を著しく向上させることができる。導電層４の様態としては、コーティングの他、フィルム、布帛、繊維の巻き付けが考えられ、またそれらを組み合わせてもよい。

【0054】

導電層４を形成するコーティングには導電性を示す物質を含むものが使用されていればよく、公知のあらゆるものが用いられる。例えば、金属、導電性高分子、導電性フィラーを分散させた高分子が挙げられる。

【0055】

導電層４をフィルムの巻き付けにより形成する場合は、導電性高分子、導電性フィラーを分散させた高分子を製膜して得られるフィルムが用いられ、また表面に導電性を有する層を設けたフィルムが用いられてもよい。

【0056】

導電層４を布帛の巻き付けにより形成する場合は、後述する導電性繊維６を構成成分とする布帛が用いられる。

【0057】

導電層４を繊維の巻き付けにより形成する場合、その手法としては、カバーリング、編物、組物が考えられる。また、使用する繊維は、導電性繊維６であり、導電性繊維６は、上記導電性繊維Ｂと同一種であっても異種の導電性繊維であってもよい。導電性繊維６としては、例えば、金属繊維、導電性高分子からなる繊維、炭素繊維、繊維状あるいは粒状の導電性フィラーを分散させた高分子からなる繊維、あるいは繊維状物の表面に導電性を有する層を設けた繊維が挙げられる。繊維状物の表面に導電性を有する層を設ける方法としては、金属コート、導電性高分子コート、導電性繊維の巻付けなどが挙げられる。なかでも金属コートが導電性、耐久性、柔軟性などの観点から好ましい。金属をコートする具体的な方法としては、蒸着、スパッタ、電解メッキ、無電解メッキなどが挙げられるが生産性などの観点からメッキが好ましい。このような金属をメッキされた繊維は金属メッキ繊維ということができる。

【0058】

金属をコートされるベースの繊維として、導電性の有無によらず公知の繊維を用いることができ、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、塩化ビニル繊維、アラミド繊維、ポリスルホン繊維、ポリエーテル繊維、ポリウレタン繊維等の合成繊維の他、綿、麻、絹等の天然繊維、アセテート等の半合成繊維、レーヨン、キュプラ等の再生繊維を用いることができる。ベースの繊維はこれらに限定されるものではなく、公知の繊維を任意に用いることができ、これらの繊維を組み合わせて用いてもよい。

【0059】

ベースの繊維にコートされる金属は導電性を示し、本発明の効果を奏する限り、いずれを用いてもよい。例えば、金、銀、白金、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、パラジウム、酸化インジウム錫、硫化銅など、およびこれらの混合物や合金などを用いることができる。

【0060】

導電性繊維６に屈曲耐性のある金属コートした有機繊維を使用すると、導電性繊維が折れることが非常に少なく、圧電素子を用いたセンサーとしての耐久性や安全性に優れる。

【0061】

導電性繊維６はフィラメントを複数本束ねたマルチフィラメントであっても、また、フィラメント一本からなるモノフィラメントであってもよい。マルチフィラメントの方が電気特性の長尺安定性の観点で好ましい。モノフィラメント（紡績糸を含む）の場合、その単糸径は１μｍ〜５０００μｍであり、好ましくは２μｍ〜１００μｍである。さらに好ましくは３μｍ〜５０μｍである。マルチフィラメントの場合、フィラメント数としては、１本〜１０００００本が好ましく、より好ましくは５本〜５００本、さらに好ましくは１０本〜１００本である。

【0062】

繊維の直径が小さいと強度が低下しハンドリングが困難となり、また、直径が大きい場合にはフレキシブル性が犠牲になる。導電性繊維６の断面形状としては円または楕円であることが、圧電素子の設計および製造の観点で好ましいが、これに限定されない。

【0063】

また、ノイズ信号の抑制効果を高めるため、電気抵抗は低いことが好ましく、体積抵抗率としては１０^-1Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０^-2Ω・ｃｍ以下、さらに好ましくは１０^-3Ω・ｃｍ以下である。ただし、ノイズ信号の抑制効果が得られるのであれば抵抗率はこの限りではない。

【0064】

導電性繊維６は、本発明の用途から、繰り返しの曲げやねじりといった動きに対して耐性がなければならない。その指標としては、結節強さが、より大きいものが好まれる。結節強さはＪＩＳ Ｌ１０１３ ８．６の方法で測定することができる。本発明に適当な結節強さの程度としては、０．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましく、１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることがより好ましく、１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることがさらに好ましく、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが最も好ましい。また、別の指標としては、曲げ剛性が、より小さいものが好まれる。曲げ剛性は、カトーテック（株）製ＫＥＳ―ＦＢ２純曲げ試験機などの測定装置で測定されるのが一般的である。本発明に適当な曲げ剛性の程度としては、東邦テナックス（株）製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＨＴＳ４０−３Ｋよりも小さいほうが好ましい。具体的には、導電性繊維の曲げ剛性が０．０５×１０^-4Ｎ・ｍ²／ｍ以下であることが好ましく、０．０２×１０^-4Ｎ・ｍ²／ｍ以下であることがより好ましく、０．０１×１０^-4Ｎ・ｍ²／ｍ以下であることがさらに好ましい。

【0065】

また、芯部の導電体と電磁波シールド層の導電体を２極の電極として圧電性高分子（誘電体）を挟んだコンデンサ状の圧電素子とみなすことができる。変形により圧電性構造体に発生する分極を効果的に取り出すため、これらの電極間の絶縁抵抗の値としては、３Ｖの直流電圧で測定したとき、１ＭΩ以上であることが好ましく、１０ＭΩ以上であることがより好ましく、１００ＭΩ以上であることがさらに好ましい。また、これらの電極間に１ＭＨｚの交流電圧を与えた時の応答を解析して得られる、等価直列抵抗の値Ｒｓおよび等価直列容量Ｃｓの値についても、変形により圧電性構造体に発生する分極を効果的に取り出し、応答性を良くするため、特定の値の範囲内であることが好ましい。即ち、Ｒｓの値は１μΩ以上１００ｋΩ以下が好ましく、１ｍΩ以上１０ｋΩ以下がより好ましく、１ｍΩ以上１ｋΩ以下であることがさらに好ましく、Ｃｓの値を圧電性構造体の中心軸方向の長さ（ｃｍ）で割った値として、０．１ｐＦ以上１０００ｐＦ以下が好ましく、０．２ｐＦ以上１００ｐＦ以下がより好ましく、０．４ｐＦ以上１０ｐＦ以下がさらに好ましい。

【0066】

上記の通り、圧電性繊維Ａと電極からなる素子が好ましい状態で動作可能な場合、これらの電極間に１ＭＨｚの交流電圧を与えた時の応答を解析して得られる、等価直列抵抗の値Ｒｓおよび等価直列容量Ｃｓの値は特定の範囲内の値を取るので、これらの値を組紐状圧電素子の検査に用いることも好ましい。また、交流電圧による解析で得られるＲｓおよびＣｓの値のみならず、その他の電圧の過渡応答を解析することで組紐状圧電素子の検査を行うこともできる。

【0067】

（保護層）
本発明の組紐状圧電素子１の最表面には保護層を設けてもよい。この保護層は絶縁性であることが好ましく、フレキシブル性などの観点から高分子からなるものがより好ましい。保護層に絶縁性を持たせる場合には、もちろん、この場合には保護層ごと変形させたり、保護層上を擦ったりすることになるが、これらの外力が圧電性繊維Ａまで到達し、その分極を誘起できるものであれば特に限定はない。保護層としては、高分子などのコーティングによって形成されるものに限定されず、フィルム、布帛、繊維などを巻付けてもよく、あるいは、それらが組み合わされたものであってもよい。

【0068】

保護層の厚みとしては出来るだけ薄い方が、せん断応力を圧電性繊維Ａに伝えやすいが、薄すぎると保護層自体が破壊される等の問題が発生しやすくなるため、好ましくは１０ｎｍ〜２００μｍ、より好ましくは５０ｎｍ〜５０μｍ、さらに好ましくは７０ｎｍ〜３０μｍ、最も好ましくは１００ｎｍ〜１０μｍである。この保護層により圧電素子の形状を形成することもできる。

【0069】

さらには、圧電性繊維からなる層を複数層設けたり、信号を取り出すための導電性繊維からなる層を複数層設けたりすることもできる。もちろん、これらの保護層、圧電性繊維からなる層、導電性繊維からなる層は、その目的に応じて、その順番および層数は適宜決められる。なお、巻付ける方法としては、鞘部２のさらに外層に組紐構造を形成したり、カバーリングしたりする方法が挙げられる。

【0070】

本発明の組紐状圧電素子１は、前述した圧電効果による電気信号の出力を利用して変形や応力を検出することができる他、組紐状圧電素子１の芯部の導電性繊維Ｂと導電層４の間の静電容量変化を計測することで、組紐状圧電素子１へ加えられた圧力による変形を検出することも可能になる。更に、複数本の組紐状圧電素子１を組み合わせて使用する場合、各々の組紐状圧電素子１の導電層４間の静電容量変化を計測することで、組紐状圧電素子１へ加えられた圧力による変形を検出することも可能になる。

【0071】

（絶縁性繊維）
布帛状圧電素子７では、組紐状圧電素子１（及び導電性繊維１０）以外の部分には、絶縁性繊維を使用することができる。この際、絶縁性繊維は布帛状圧電素子７の柔軟性を向上する目的で伸縮性のある素材、形状を有する繊維を用いることができる。

【0072】

このように組紐状圧電素子１（及び導電性繊維１０）以外にこのように絶縁性繊維を配置することで、布帛状圧電素子７の操作性（例示：ウェアラブルセンサーとしての動き易さ）を向上させることが可能である。

【0073】

このような絶縁性繊維としては、体積抵抗率が１０⁶Ω・ｃｍ以上であれば用いることができ、より好ましくは１０⁸Ω・ｃｍ以上、さらに好ましくは１０¹⁰Ω・ｃｍ以上がよい。

【0074】

絶縁性繊維として例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、塩化ビニル繊維、アラミド繊維、ポリスルホン繊維、ポリエーテル繊維、ポリウレタン繊維等の合成繊維他、綿、麻、絹等の天然繊維、アセテート等の半合成繊維、レーヨン、キュプラ等の再生繊維を用いることができる。これらに限定されるものではなく、公知の絶縁性繊維を任意に用いることができる。さらに、これらの絶縁性繊維を組み合わせて用いてもよく、絶縁性を有しない繊維と組み合わせ、全体として絶縁性を有する繊維としてもよい。
また、公知のあらゆる断面形状の繊維も用いることができる。

【0075】

（製造方法）
本発明の組紐状圧電素子１は少なくとも１本の導電性繊維Ｂの表面を組紐状の圧電性繊維Ａで被覆しているが、その製造方法としては例えば以下の方法が挙げられる。すなわち、導電性繊維Ｂと圧電性繊維Ａを別々の工程で作製し、導電性繊維Ｂに圧電性繊維Ａを組紐状に巻きつけて被覆する方法である。この場合には、できるだけ同心円状に近くなるように被覆することが好ましい。

【0076】

この場合、圧電性繊維Ａを形成する圧電性高分子としてポリ乳酸を用いる場合の好ましい紡糸、延伸条件として、溶融紡糸温度は１５０℃〜２５０℃が好ましく、延伸温度は４０℃〜１５０℃が好ましく、延伸倍率は１．１倍から５．０倍が好ましく、結晶化温度は８０℃〜１７０℃が好ましい。

【0077】

導電性繊維Ｂに巻きつける圧電性繊維Ａとしては、複数のフィラメントを束ねたマルチフィラメントを用いてもよく、また、モノフィラメント（紡績糸を含む）を用いても良い。また、圧電性繊維Ａを巻きつけられる導電性繊維Ｂとしては、複数のフィラメントを束ねたマルチフィラメントを用いてもよく、また、モノフィラメント（紡績糸を含む）を用いても良い。

【0078】

被覆の好ましい形態としては、導電性繊維Ｂを芯糸とし、その周囲に圧電性繊維Ａを組紐状に製紐して、丸打組物（Ｔｕｂｕｌａｒ Ｂｒａｉｄ）を作製することで被覆することができる。より具体的には芯部３を有する８打組紐や１６打組紐が挙げられる。ただし、例えば、圧電性繊維Ａを編組チューブのような形態とし、導電性繊維Ｂを芯として当該編組チューブに挿入することで被覆してもよい。

【0079】

導電層４は、コーティングや繊維の巻き付けによって製造されるが、製造の容易さの観点より、繊維の巻き付けが好ましい。繊維の巻き付け方法としてはカバーリング、編物、組物が考えられ、何れの方法により製造してもよい。

【0080】

以上のような製造方法により、導電性繊維Ｂの表面を組紐状の圧電性繊維Ａで被覆し、さらにその周囲に導電層４を設けた組紐状圧電素子１を得ることができる。
ここで、本発明の組紐状圧電素子では、芯部の径と圧電性繊維からなる層（鞘部）の厚みの関係が非常に重要である。本発明の圧電素子は、そのまま繊維状のまま用いられたり、布帛状に織られたり、編まれたりするわけであるが、使用時および加工時において芯部信号線とシールド層（導電層）が短絡してしまう場合がある。本発明者は鋭意検討した結果、芯部の半径Ｒｃと圧電性繊維からなる層の厚みｄが、ｄ／Ｒｃ≧１．０の関係である必要がある。

【0081】

組紐状圧電素子を曲率Ｒで曲げた場合に素子の中心が基準線となって曲がると仮定すると、芯部表面の変形率は、
（Ｒ＋Ｒｃ）／Ｒ
となる。例えば曲率半径Ｒ＝２ｍｍの場合にはＲｃ＝０．２ｍｍの場合で変形率は１．１であり、曲げの外側では１０％伸長され、曲げの内側では１０％弛むことになる。この際、組まれている圧電性繊維からなる層の組目が乱れてシールド層を形成する層と芯部の信号線が短絡してしまう場合がある。ここで、変形により圧電性繊維からなる層が乱れたとしてもシールド層が芯部の信号線と短絡しないためには、圧電性繊維からなる層の厚みが芯部との関係で以下の条件を満たす必要がある。

【0082】

組紐状圧電素子の実用上の芯部表面の変形は２０％程度に抑えることが好ましく、そのため、芯部の太さによりほぼ一義的に実用上の曲率半径も決まる。さらに言えばその場合に短絡しないための圧電性繊維からなる層の厚みもほぼ一義的に決まる。つまりＲｃ＞Ｒ／２０であることが好ましく、より好ましくはＲｃ＞Ｒ／１０である。さらに、ｄ／Ｒｃは１．０以上であることが好ましく、より好ましくは１．２以上であり、さらに好ましくは１．５以上である。

【0083】

また、圧電性繊維からなる層は圧電性繊維を複数回積層してもよく。複数回積層した方が同じ厚みであっても短絡しにくくなる傾向にあり、積層回数をｎとした場合に、ｄ／Ｒｃ×ｎは０．８以上であることが好ましく、より好ましくは１．０以上であり、さらに好ましくは１．２以上である。
なお、短絡という点では圧電性繊維からなる層の厚みは厚い方がよいが、組紐状圧電素子の観点からは細い方がハンドリング性がよいため、シールド層は薄くすることが好ましい。

【0084】

ここで、組紐状圧電素子の芯部の半径Ｒｃと、圧電性繊維からなる層の厚みｄは、図２に示す断面の顕微鏡撮影画像から次のように算出する。なお、断面の観察については、組紐状圧電素子に低粘性の瞬間接着剤「アロンアルファＥＸＴＲＡ２０００」（東亞合成）を染み込ませて固化させた後、組紐の長軸に垂直な断面を切り出して断面写真を撮影してもよい。芯部の半径Ｒｃは、図２−１に示すように、芯部の繊維束のみからなる最大の円Ｘの半径と、該繊維束を完全に包含する最小の円Ｙの半径との平均値とする。圧電性繊維からなる層の厚みｄは、図２−２に示すように、該芯部を包含する圧電性繊維の繊維束のみからなる最大の円Ｘ’の半径と、該繊維束を完全に包含する最小の円Ｙ’の半径との平均値から、当該芯部の半径Ｒｃを差し引いた値とする。

【0085】

（布帛状圧電素子）
図３は実施形態に係る組紐状圧電素子を用いた布帛状圧電素子の構成例を示す模式図である。
布帛状圧電素子５は、少なくとも１本の組紐状圧電素子１を含む布帛６を備えている。布帛６は、布帛を構成する繊維（組紐を含む）の少なくとも１本が組紐状圧電素子１であり、組紐状圧電素子１が圧電素子としての機能を発揮可能である限り何らの限定は無く、どのような織編物であってもよい。布状にするにあたっては、本発明の目的を達成する限り、他の繊維（組紐を含む）と組み合わせて、交織、交編等を行ってもよい。もちろん、組紐状圧電素子１を、布帛を構成する繊維（例えば、経糸や緯糸）の一部として用いてもよいし、組紐状圧電素子１を布帛に刺繍してもよいし、接着してもよい。図３に示す例では、布帛状圧電素子５は、経糸として、少なくとも１本の組紐状圧電素子１および絶縁性繊維９を配し、緯糸として導電性繊維８および絶縁性繊維９を交互に配した平織物である。導電性繊維８は導電性繊維Ｂと同一種であっても異種の導電性繊維であってもよく、また絶縁性繊維９については後述される。なお、絶縁性繊維９及び／又は導電性繊維８の全部又は一部が組紐形態であってもよい。

【0086】

この場合、布帛状圧電素子５が曲げられるなどして変形したとき、その変形に伴い組紐状圧電素子１も変形するので、組紐状圧電素子１から出力される電気信号により、布帛状圧電素子５の変形を検出できる。そして、布帛状圧電素子５は、布帛（織編物）として用いることができるので、例えば衣類形状のウェアラブルセンサーに適用することができる。

【0087】

また、図３に示す布帛状圧電素子５では、組紐状圧電素子１に導電性繊維８が交差して接触している。したがって、導電性繊維８は、組紐状圧電素子１の少なくとも一部と交差して接触し、それを覆っており、外部から組紐状圧電素子１へ向かおうとする電磁波の少なくとも一部を遮っている、と見ることができる。このような導電性繊維８は、接地（アース）されることにより、組紐状圧電素子１への電磁波の影響を軽減する機能を有している。すなわち導電性繊維８は組紐状圧電素子１の電磁波シールドとして機能することができる。それにより、例えば布帛状圧電素子５の上下に電磁波シールド用の導電性の布帛を重ねなくても、布帛状圧電素子５のＳ／Ｎ比を著しく向上させることができる。この場合、電磁波シールドの観点から組紐状圧電素子１と交差する緯糸（図３の場合）における導電性繊維８の割合が高いほど好ましい。具体的には、布帛６を形成する繊維であり且つ組紐状圧電素子１と交差する繊維のうちの３０％以上が導電性繊維であることが好ましく、４０％以上がより好ましく、５０％以上が更に好ましい。このように布帛状圧電素子５において、布帛を構成する繊維の少なくとも一部として導電性繊維を入れることで、電磁波シールド付の布帛状圧電素子５とすることができる。

【0088】

織物の織組織としては、平織、綾織、朱子織等の三原組織、変化組織、たて二重織、よこ二重織等の片二重組織、たてビロードなどが例示される。編物の種類は、丸編物（緯編物）であってもよいし経編物であってもよい。丸編物（緯編物）の組織としては、平編、ゴム編、両面編、パール編、タック編、浮き編、片畔編、レース編、添え毛編等が好ましく例示される。経編組織としては、シングルデンビー編、シングルアトラス編、ダブルコード編、ハーフトリコット編、裏毛編、ジャガード編等が例示される。層数も単層でもよいし、２層以上の多層でもよい。更には、カットパイルおよび／またはループパイルからなる立毛部と地組織部とで構成される立毛織物、立毛編み物であってもよい。

【0089】

（複数の圧電素子）
また、布帛状圧電素子５では、組紐状圧電素子１を複数並べて用いることも可能である。並べ方としては、例えば経糸または緯糸としてすべてに組紐状圧電素子１を用いてもよいし、数本ごとや一部分に組紐状圧電素子１を用いてもよい。また、ある部分では経糸として組紐状圧電素子１を用い、他の部分では緯糸として組紐状圧電素子１を用いてもよい。

【0090】

このように組紐状圧電素子１を複数本並べて布帛状圧電素子５を形成するときには、組紐状圧電素子１は表面に電極を有さないため、その並べ方、編み方が広範に選択することができるという利点がある。

【0091】

また、組紐状圧電素子１を複数並べて用いる場合、導電性繊維Ｂ間の距離が短いため電気信号の取り出しにおいて効率的である。

【0092】

（圧電素子の適用技術）
本発明の組紐状圧電素子１や布帛状圧電素子７のような圧電素子はいずれの様態であっても、表面への接触、圧力、形状変化を電気信号として出力することができるので、その圧電素子に印加された応力の大きさおよび／又は印加された位置を検出するセンサー（デバイス）として利用することができる。また、この電気信号を他のデバイスを動かすための電力源あるいは蓄電するなど、発電素子として用いることもできる。具体的には、人、動物、ロボット、機械など自発的に動くものの可動部に用いることによる発電、靴底、敷物、外部から圧力を受ける構造物の表面での発電、流体中での形状変化による発電、などが挙げられる。また、流体中での形状変化により電気信号を発するために、流体中の帯電性物質を吸着させたり付着を抑制させたりすることも可能である。

【0093】

図４は、本発明の圧電素子１２を備えるデバイス１１を示すブロック図である。デバイス１１は、圧電素子１２（例示：組紐状圧電素子１、布帛状圧電素子７）と、任意選択で、印加された圧力に応じて圧電素子１２から出力される電気信号を増幅する増幅手段１３と、当該任意選択の増幅手段１３で増幅された電気信号を出力する出力手段１４、及び出力手段１４から出力された電気信号を外部機器（図示せず）へ送信する送信手段１５を有する電気回路とを備える。このデバイス１１を用いれば、圧電素子１２の表面への接触、圧力、形状変化により出力された電気信号に基づき、外部機器（図示せず）における演算処理にて、圧電素子に印加された応力の大きさおよび／又は印加された位置を検出することができる。

【0094】

任意選択の増幅手段１３、出力手段１４、及び送信手段１５は、例えばソフトウェアプログラム形式で構築されてもよく、あるいは各種電子回路とソフトウェアプログラムとの組み合わせで構築されてもよい。例えば、演算処理装置（図示せず）に当該ソフトウェアプログラムがインストールされ、演算処理装置が当該ソフトウェアプログラムに従って動作することで、各部の機能を実現する。またあるいは、任意選択の増幅手段１３、出力手段１４、及び送信手段１５を、これら各部の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよい。なお、送信手段１５による送信方式を無線によるもの有線によるものにするかは、構成するセンサーに応じて適宜決定すればよい。あるいは、デバイス１１内に、出力手段１４から出力された電気信号に基づき圧電素子１２に印加された応力の大きさおよび／又は印加された位置を演算する演算手段（図示せず）を設けてもよい。

【0095】

また、増幅手段だけではなく、ノイズを除去する手段や他の信号と組み合わせて処理する手段などの公知の信号処理手段を組み合わせて用いることができる。これらの手段の接続の順序は目的に応じて適宜変えることができる。もちろん、圧電素子１２から出力される電気信号をそのまま外部機器へ送信した後で信号処理してもよい。

【0096】

図５は、実施の形態に係る組紐状圧電素子を備えるデバイスの構成例を示す模式図である。図５の増幅手段１３は、図４を参照して説明したものに相当するが、図４の出力手段１４および送信手段１５については図５では図示を省略している。組紐状圧電素子１を備えるデバイスを構成する場合、増幅手段１３の入力端子に組紐状圧電素子１の芯部３からの引出し線を接続し、接地（アース）端子には、組紐状圧電素子１の導電層４を接続する。例えば、図５に示すように、組紐状圧電素子１において、組紐状圧電素子１の芯部３からの引出し線を増幅手段１３の入力端子に接続し、組紐状圧電素子１の導電層４を接地（アース）する。

【0097】

図６〜８は、実施の形態に係る組紐布帛状圧電素子を備えるデバイスの構成例を示す模式図である。図６〜８の増幅手段１３は、図４を参照して説明したものに相当するが、図４の出力手段１４および送信手段１５については図６〜８では図示を省略している。布帛状圧電素子７を備えるデバイスを構成する場合、増幅手段１３の入力端子に組紐状圧電素子１の芯部３（導電性繊維Ｂで形成される）からの引出し線を接続し、接地（アース）端子には、組紐状圧電素子１の導電層４または布帛状圧電素子７の導電性繊維１０または増幅手段１３の入力端子に接続した組紐状圧電素子１とは別の組紐状圧電素子を接続する。例えば、図６に示すように、布帛状圧電素子７において、組紐状圧電素子１の芯部３からの引出し線を増幅手段１３の入力端子に接続し、組紐状圧電素子１の導電層４を接地（アース）する。また例えば、図７に示すように、布帛状圧電素子７において、組紐状圧電素子１の芯部３からの引出し線を増幅手段１３の入力端子に接続し、組紐状圧電素子１に交差して接触した導電性繊維１０を接地（アース）する。また例えば、図８に示すように、布帛状圧電素子７において組紐状圧電素子１を複数並べている場合、１本の組紐状圧電素子１の芯部３からの引出し線を増幅手段１３の入力端子に接続し、当該組紐状圧電素子１に並んだ別の組紐状圧電素子１の芯部３からの引出し線を、接地（アース）する。

【0098】

組紐状圧電素子１に変形が生じると、圧電性繊維Ａは変形して分極が発生する。圧電性繊維Ａの分極により発生した正負各電荷の配列につられて、組紐状圧電素子１の芯部３を形成する導電性繊維Ｂからの引出し線上において、電荷の移動が発生する。導電性繊維Ｂからの引出し線上における電荷の移動は微小な電気信号（すなわち電流）の流れとして現れる。増幅手段１３は、この電気信号を増幅し、出力手段１４は、増幅手段１３で増幅された電気信号を出力し、送信手段１５は、出力手段１４から出力された電気信号を外部機器（図示せず）へ送信する。

【0099】

本発明のデバイス１１は柔軟性があり、紐状および布帛状いずれの形態でも使用できるため、非常に広範な用途が考えられる。本発明のデバイス１１の具体的な例としては、帽子や手袋、靴下などを含む着衣、サポーター、ハンカチ状などの形状をした、タッチパネル、人や動物の表面感圧センサー、例えば、手袋やバンド、サポーターなどの形状をした関節部の曲げ、捩じり、伸縮を感知するセンサーが挙げられる。例えば人に用いる場合には、接触や動きを検出し、医療用途などの関節などの動きの情報収集、アミューズメント用途、失われた組織やロボットを動かすためのインターフェースとして用いることができる。他には、動物や人型を模したぬいぐるみやロボットの表面感圧センサー、関節部の曲げ、捩じり、伸縮を感知するセンサーとして用いることができる。他には、シーツや枕などの寝具、靴底、手袋、椅子、敷物、袋、旗などの表面感圧センサーや形状変化センサーとして用いることができる。

【0100】

さらに、本発明のデバイス１１は組紐状あるいは布帛状であり、柔軟性があるので、あらゆる構造物の全体あるいは一部の表面に貼付あるいは被覆することにより表面感圧センサー、形状変化センサーとして用いることができる。

【0101】

さらに、本発明のデバイス１１は、組紐状圧電素子１の表面を擦るだけで十分な電気信号を発生することができるので、タッチセンサーのようなタッチ式入力装置やポインティングデバイスなどに用いることができる。また、組紐状圧電素子１で被計測物の表面を擦ることによって被計測物の高さ方向の位置情報や形状情報を得ることができるので、表面形状計測などに用いることができる。

【実施例】

【0102】

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に記載するが本発明はこれによって何らの限定を受けるものではない。

【0103】

圧電素子用の布帛は以下の方法で製造した。
（ポリ乳酸の製造）
実施例において用いたポリ乳酸は以下の方法で製造した。
Ｌ−ラクチド（（株）武蔵野化学研究所製、光学純度１００％）１００質量部に対し、オクチル酸スズを０．００５質量部加え、窒素雰囲気下、撹拌翼のついた反応機にて１８０℃で２時間反応させ、オクチル酸スズに対し１．２倍当量のリン酸を添加しその後、１３．３Ｐａで残存するラクチドを減圧除去し、チップ化し、ポリ−Ｌ−乳酸（ＰＬＬＡ１）を得た。得られたＰＬＬＡ１の質量平均分子量は１５．２万、ガラス転移点（Ｔｇ）は５５℃、融点は１７５℃であった。

【0104】

（圧電性繊維）
２４０℃にて溶融させたＰＬＬＡ１を２４ホールのキャップから２２ｇ／ｍｉｎで吐出し、１３００ｍ／ｍｉｎにて引き取った。この未延伸マルチフィラメント糸を８０℃、２．０倍に延伸し、１５０℃で熱固定処理することにより８４ｄＴｅｘ／２４フィラメントの圧電性繊維Ａ１を得た。
また、２４０℃にて溶融させたＰＬＬＡ１を１２ホールのキャップから８ｇ／ｍｉｎで吐出し、１３００ｍ／ｍｉｎにて引き取った。この未延伸マルチフィラメント糸を８０℃、２．０倍に延伸し、１５０℃で熱固定処理することにより３３ｄＴｅｘ／１２フィラメントの圧電性繊維Ａ２を得た。

【0105】

（導電性繊維）
ミツフジ（株）製の銀メッキナイロン、品名『ＡＧｐｏｓｓ』１００ｄ３４ｆおよび３０ｄ１０ｆを導電性繊維Ｂ、導電性繊維６および導電性繊維１０として使用した。この繊維の体積抵抗率は１．１×１０^-3Ω・ｃｍであった。

【0106】

（組紐状圧電素子）
実施例１の試料として、上記の導電性繊維『ＡＧｐｏｓｓ』１００ｄ３４ｆを芯糸とし、上記の圧電性繊維Ａ１を８本芯糸の周りに組紐状に巻きつけて、八打組紐とし、更に導電性繊維『ＡＧｐｏｓｓ』３０ｄ１０ｆを鞘部の圧電性繊維Ａ１の周りに組紐状に巻き付けてシールド層とし、組紐状圧電素子１Ａを形成した。ここで、導電性繊維Ｂの繊維軸ＣＬに対する圧電性繊維Ａ１の巻きつけ角度αは３０°とした。なお、組紐状圧電素子１Ａのｄ／Ｒｃは、１．７６であった。

【0107】

実施例２の試料として、上記の導電性繊維『ＡＧｐｏｓｓ』１００ｄ３４ｆを芯糸とし、上記の圧電性繊維Ａ２を８本芯糸の周りに組紐状に巻きつけて、八打組紐とし、その組紐の上に更にもう一層、圧電性繊維２を８本組紐状に巻きつけた。さらに、導電性繊維『ＡＧｐｏｓｓ』３０ｄ１０ｆを圧電性繊維Ａ２の周りに組紐状に巻き付けてシールド層とし、組紐状圧電素子１Ｂを形成した。ここで、導電性繊維Ｂの繊維軸ＣＬに対する圧電性繊維Ａの巻きつけ角度αは３０°とした。なお、組紐状圧電素子１Ｂのｄ／Ｒｃは、１．５２であった。

【0108】

比較例１の試料として、実施例１の圧電性繊維Ａ１のかわりに圧電性繊維Ａ２を用いた以外は実施例１と同様にして組紐状圧電素子１Ｃを形成した。なお、組紐状圧電素子１Ｃのｄ／Ｒｃは、０．８４であった。

【0109】

（製編）
上記組紐状圧電素子１〜３をそれぞれ用いて、丸編みニット１〜３を作製した。

【0110】

（性能評価及び評価結果）
組紐状圧電素子１〜３および丸編みニット１〜３の評価結果は以下のとおりである。

【0111】

（実施例１）
組紐状圧電素子１Ａ中の導電性繊維Ｂを信号線としてオシロスコープ（横河電機（株）製デジタルオシロスコープＤＬ６０００シリーズ商品名『ＤＬ６０００』）に配線を介して１００倍増幅回路を経由して接続し、組紐状圧電素子１Ａの導電層４を接地（アース）した。組紐状圧電素子１Ａに捩じり変形を加えた。
その結果、組紐状圧電素子１Ａからの出力として、オシロスコープにより約１０ｍＶの電位差が検出され、組紐状圧電素子１Ａの変形により十分な大きさの電気信号を検出できることが確認された。
また、丸編みニット１についても、芯部とシールド線は短絡しておらず、変形に対応する信号が検出できた。

【0112】

（実施例２）
組紐状圧電素子１Ｂ中の導電性繊維Ｂを信号線としてオシロスコープ（横河電機（株）製デジタルオシロスコープＤＬ６０００シリーズ商品名『ＤＬ６０００』）に配線を介して１００倍増幅回路を経由して接続し、組紐状圧電素子１Ｂの導電層４を接地（アース）した。組紐状圧電素子１Ｂに捩じり変形を加えた。
その結果、組紐状圧電素子１Ｂからの出力として、オシロスコープにより約１０ｍＶの電位差が検出され、組紐状圧電素子１Ｂの変形により十分な大きさの電気信号を検出できることが確認された。
また、丸編みニット２についても、芯部とシールド線は短絡しておらず、変形に対応する信号が検出できた。

【0113】

（比較例１）
組紐状圧電素子１Ｃ中の導電性繊維Ｂを信号線としてオシロスコープ（横河電機（株）製デジタルオシロスコープＤＬ６０００シリーズ商品名『ＤＬ６０００』）に配線を介して１００倍増幅回路を経由して接続し、組紐状圧電素子１Ｃの導電層４を接地（アース）した。組紐状圧電素子１Ｃに捩じり変形を加えた。
その結果、組紐状圧電素子１Ｃからの出力として、オシロスコープにより約１０ｍＶの電位差が検出され、組紐状圧電素子１Ｃの変形により十分な大きさの電気信号を検出できることが確認された。
しかし、丸編みニット３については、芯部とシールド線が短絡しており、変形に対応する信号は検出することができなかった。

【符号の説明】

【0114】

Ａ 圧電性繊維
Ｂ 導電性繊維
１ 組紐状圧電素子
２ 鞘部
３ 芯部
４ 導電層
５ 導電性物質
６ 導電性繊維
７ 布帛状圧電素子
８ 布帛
９ 絶縁性繊維
１０ 導電性繊維
１１ デバイス
１２ 圧電素子
１３ 増幅手段
１４ 出力手段
１５ 送信手段
ＣＬ 繊維軸
α 巻きつけ角度
Ｘ 芯部の繊維束のみからなる最大の円
Ｙ 芯部の繊維束を完全に包含する最小の円Ｙ
Ｘ’ 芯部を包含する圧電性繊維の繊維束のみからなる最大の円
Ｙ’ 圧電性繊維の繊維束を完全に包含する最小の円

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】