特許 7227593 伸縮性弾性体シート及びそれを有する伸縮導電配線モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-14

(45)【発行日】2023-02-22

(54)【発明の名称】伸縮性弾性体シート及びそれを有する伸縮導電配線モジュール

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/02 20060101AFI20230215BHJP

   H01B 7/04 20060101ALI20230215BHJP

   H01B 7/08 20060101ALI20230215BHJP

   H01B 17/56 20060101ALI20230215BHJP

   H05K 1/03 20060101ALI20230215BHJP

   A41D 13/00 20060101ALN20230215BHJP

【ＦＩ】

H05K1/02 B

H01B7/04

H01B7/08

H01B17/56 A

H05K1/03 610H

H05K1/03 670

H05K1/02 J

A41D13/00 102

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2018204265

(22)【出願日】2018-10-30

(65)【公開番号】P2020072155

(43)【公開日】2020-05-07

【審査請求日】2021-10-01

(73)【特許権者】

【識別番号】595015890

【氏名又は名称】株式会社朝日ＦＲ研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110002251

【氏名又は名称】弁理士法人眞久特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】武岡 真司

(72)【発明者】

【氏名】藤枝 俊宣

(72)【発明者】

【氏名】中西 孟徳

(72)【発明者】

【氏名】高見 弘志

(72)【発明者】

【氏名】我妻 優

(72)【発明者】

【氏名】三原 将

【審査官】黒田 久美子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１７９７１６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１９８１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１４０７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１６８１４５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１９９８１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ １／０２

Ｈ０１Ｂ ７／０４

Ｈ０１Ｂ ７／０８

Ｈ０１Ｂ １７／５６

Ｈ０５Ｋ １／０３

Ａ４１Ｄ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

矩形のゴム弾性シート片の長手方向と交差しつつ直列及び／又は並列に並ぶ複数の貫通スリット及び／又は複数の貫通穴と、
前記貫通スリット及び／又は前記貫通穴と前記ゴム弾性シート片の長辺との間で繋がった周縁連結部の複数からなる周縁連結部列と、
前記複数の貫通スリット及び／又は前記複数の貫通穴と交互に設けられ、前記ゴム弾性シート片の両方の前記長辺から互いに内向きに向き合いつつ切れ込んだ複数の切込スリット及び／又は複数の切込穴と、
夫々互いに向き合う前記切込スリット及び／又は前記切込穴の間で繋がった切込間連結部の複数からなる切込間連結部列とを、
有している伸縮性弾性体シートであって、
前記長手方向である縦方向に直交する横方向において、前記周縁連結部列と前記切込間連結部列との内、これら列中程の少なくとも一つの前記周縁連結部及び／又は前記切込間連結部の横幅が、それぞれ列端の前記周縁連結部及び／又は前記切込間連結部の横幅よりも短くなっていることを特徴とする伸縮性弾性体シート。

【請求項2】

前記周縁連結部列と前記切込間連結部列との内、これら列中程ほど前記周縁連結部及び／又は前記切込間連結部の横幅が、順に短くなっていることを特徴とする請求項１に記載の伸縮性弾性体シート。

【請求項3】

前記周縁連結部列と前記切込間連結部列との内、夫々最短の前記周縁連結部及び／又は前記切込間連結部の横幅が、前記ゴム弾性シート片の横幅の１／５０～１／２であることを特徴とする請求項１～２の何れかに記載の伸縮性弾性体シート。

【請求項4】

前記周縁連結部列と前記切込間連結部列との内、夫々最短の前記周縁連結部の横幅及び／又は前記切込間連結部の横幅が、少なくとも０．１ｍｍであることを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の伸縮性弾性体シート。

【請求項5】

前記貫通スリット又は前記切込スリットが、夫々の端部で貫通孔を有し、及び／又は
前記貫通穴又は前記切込穴が、夫々の角で丸められていることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の伸縮性弾性体シート。

【請求項6】

前記ゴム弾性シート片が、シリコーンゴム製、シリコーン樹脂製、ポリウレタン製、塑性エラストマー製、エチレンプロピレンゴム製、エチレン-プロピレン-ジエン-メチレンゴム製、フッ素ゴム製、及び／又は天然ゴム製であることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の伸縮性弾性体シート。

【請求項7】

導電層を有する可撓性の導電基材が、前記導電層の通電方向に沿って直列及び／又は並列に並ぶ抜きスリット及び／又は抜き穴で貫通した複数の抜き周縁部位を通電可能に夫々架橋ネックで繋ぎつつ有し、前記ゴム弾性シート片で前記導電基材の少なくとも一部を露出せずに封止されて被覆されており、
前記架橋ネックの複数からなる架橋ネック列の内、列中程の少なくとも一つの前記架橋ネックの横幅が、列端の前記架橋ネックの横幅よりも短くなっており、
絶縁性の前記ゴム弾性シート片が、前記抜き周縁部位に合わせて、前記抜き穴及び前記抜きスリットより小さな前記貫通スリット及び／又は前記貫通穴で貫通しており、
前記導電基材が、前記複数の抜き周縁部位同士の間に夫々、抜き間隙を有し、前記ゴム弾性シート片が、前記抜き間隙に合わせて、その抜き間隙より小さな前記切込スリット及び／又は前記切込穴で貫通していることを特徴とする請求項１～６の何れかに記載の伸縮性弾性体シート。

【請求項8】

前記架橋ネック列の内、列中程ほど前記架橋ネックの横幅が、順に短くなっていることを特徴とする請求項７に記載の伸縮性弾性体シート。

【請求項9】

少なくとも前記抜き周縁部位を覆いつつ前記導電基材の両面が前記ゴム弾性シート片により封止されて被覆されていることを特徴とする請求項７～８の何れかに記載の伸縮性弾性体シート。

【請求項10】

前記導電基材が、前記長手方向に沿って、単数又は複数、設けられていることを特徴とする請求項７～９の何れかに記載の伸縮性弾性体シート。

【請求項11】

前記抜き周縁部位が、前記長辺側で、それより内部側よりも太くなっていることを特徴とする請求項７～１０の何れかに記載の伸縮性弾性体シート。

【請求項12】

前記導電基材が、可撓性支持体上に前記導電層を有するものであることを特徴とする請求項７～１１の何れかに記載の伸縮性弾性体シート。

【請求項13】

前記導電層が、金属膜層、有機導電膜層、及び／又は導電性無機物含有導電膜層であることを特徴とする請求項７～１２の何れかに記載の伸縮性弾性体シート。

【請求項14】

前記抜きスリットが、夫々の端部で貫通孔を有し、及び／又は
前記抜き穴と、前記抜き間隙と、前記抜き周縁部位と、前記架橋ネックとの少なくとも何れかが、夫々の角で丸められていることを特徴とする請求項７～１３の何れかに記載の伸縮性弾性体シート。

【請求項15】

前記導電基材が、前記導電層の端部に、電気接続コネクタを有していることを特徴とする請求項７～１４の何れかに記載の伸縮性弾性体シート。

【請求項16】

前記ゴム弾性シート片が、導電性ゴム製であることを特徴とする請求項１に記載の伸縮性弾性体シート。

【請求項17】

前記ゴム弾性シート片が、その端部に電気接続コネクタを有していることを特徴とする請求項１６に記載の伸縮性弾性体シート。

【請求項18】

請求項７～１７の何れかに記載の伸縮性弾性体シートを単数又は複数有していることを特徴とする伸縮導電配線モジュール。

【請求項19】

前記伸縮性弾性体シートが、複数重なり合って一体化していることを特徴とする請求項１８に記載の伸縮導電配線モジュール。

【請求項20】

複数の前記導電基材が夫々、別々に、端末で端子となっており、前記端末が外部端子に接続していることを特徴とする請求項１８～１９の何れかに記載の伸縮導電配線モジュール。

【請求項21】

複数の前記導電基材が、一対又は複数対の電極となっていることを特徴とする請求項１８～２０の何れかに記載の伸縮導電配線モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、伸縮方向への引張応力印加・解放によって３次元変形を伴う特異な伸縮特性を発現して伸長・復元でき破断し難い弾性体シート、及びそれを用いることによりウェアラブルデバイスやフレキシブル基板等の可撓性デバイスの配線部品となる伸縮導電配線モジュールに関するものである。

【背景技術】

【0002】

電子デバイスは、かつて硬質なシリコン基板やガラス基板等上に配線を付しＩＣチップ等の電子部品を実装しているものであった。最近は、生体の動きに追従できるフレキシブル配線材料や配線基板等を有する可撓性電子部品として、ウェアラブルデバイスや医療デバイスや身体能力計測デバイスや産業ロボットの可動デバイスのような電子デバイスが、用いられるようになってきた。

【0003】

そのため電子デバイスには、軽量化・薄型化・小型化が求められると共に、十分な可撓性や伸縮性のようなフレキシブル性及び復元性と、伸長時に破断せず反復伸縮後に弾性低下しない堅牢性とが求められるようになっている。

【0004】

このようなエレクトロニクス分野における電子デバイスのフレキシブル化は、ウェアラブルデバイス等の台頭の影響で高い注目を集めており、各種メーカーが導電繊維を用いた伸縮配線を開発している。例えば、特許文献１に、糸表面が非導電性を示す非導電糸と前記非導電糸の糸表面に成膜された導電性被膜とを有する素材繊維により繊維構造を有するシート形体に形成されている異方性導電生地が開示されている。

【0005】

また、カールコードのような嵩張る配線器具よりも遥かに軽量で薄く小型であるシート状のフレキシブル基板が開発されている。例えば、特許文献２に、絶縁性基材と該絶縁性基材上に設けられた配線とを備えた伸縮性フレキシブル基板であって、絶縁性基材は面接合した複数の接合部を有して成り、接合部間に開口部が形成されており、ハニカム構造で図示されている伸縮性フレキシブル基板が、開示されている。

【0006】

さらに、特許文献３に、切り紙構造の伸縮性に着目したもので、互い違いに形成された切り紙構造の切り込みを有するシートと、測定対象を保持する保持手段とを有するフォースセンサが、開示されている。

【0007】

また、非特許文献１にもゴムの横並びのスリット群を縦方向にずらしながら並べるように設けるスリット加工により十分な伸縮性を有するシートが、開示されている。

【0008】

従来知られている異方性導電生地やハニカム構造の伸縮性フレキシブル基板よりも簡素な構成で高伸展率と低応力とを発現でき、充分なフレキシブル性及び優れた復元性と堅牢性とを有する弾性体シートが望まれていた。また、単に同じ切り紙構造ユニットが繰り返されている切り紙構造切込みシートでは、切込み部が脆弱なため伸張の際に切込み尖端が起点となって無作為に破断し易いため、伸張の際にも破断し難く破断を制御できる弾性体シートが望まれていた。さらにこの弾性体シートを導電性にすることにより可撓性デバイスの配線部品となる高導電性と外部への高絶縁性を示しかつ高伸展率と低応力と十分なフレキシブル性と優れた復元性と堅牢性とを示す伸縮導電配線モジュールが求められていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０１７－１２８８２７号公報

【文献】特開２０１５－１９８１０１号公報

【文献】国際公開第２０１７／１７９７１６号

【非特許文献】

【0010】

【文献】Ruike Zhao et al., Kirigami enhances film adhesion, Soft Matter (2018). DOI: 10.1039/C7SM02338C

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、充分な可撓性や伸縮性のようなフレキシブル性があって軽量化・薄型化・小型化が可能で、高伸展率と低応力を発現でき、優れた復元性と反復伸縮に耐え伸縮性低下を惹き起こさない堅牢性とを有し、伸長時に破断し難くて耐久性に優れた伸縮性弾性体シートを提供することを目的とする。さらに、その伸縮性弾性体シートを用い、内部での高い導電性と外部への高い絶縁性とを有し、高伸展率と低応力と十分なフレキシブル性と優れた復元性と堅牢性とを示す伸縮導電配線モジュールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前記の目的を達成するためになされた伸縮性弾性体シートは、矩形のゴム弾性シート片の長手方向と交差しつつ直列及び／又は並列に並ぶ複数の貫通スリット及び／又は複数の貫通穴と、前記貫通スリット及び／又は前記貫通穴と前記ゴム弾性シート片の長辺との間で繋がった周縁連結部の複数からなる周縁連結部列と、前記複数の貫通スリット及び／又は前記複数の貫通穴と交互に設けられ、前記ゴム弾性シート片の両方の前記長辺から互いに内向きに向き合いつつ切れ込んだ複数の切込スリット及び／又は複数の切込穴と、夫々互いに向き合う前記切込スリット及び／又は前記切込穴の間で繋がった切込間連結部の複数からなる切込間連結部列とを、有している伸縮性弾性体シートであって、長手方向である縦方向に直交する横方向において、前記周縁連結部列と前記切込間連結部列との内、これら列中程の少なくとも一つの前記周縁連結部及び／又は前記切込間連結部の横幅が、それぞれ列端の前記周縁連結部及び／又は前記切込間連結部の横幅よりも短くなっていることを特徴とする。

【0013】

この伸縮性弾性体シートは、例えば、前記周縁連結部列と前記切込間連結部列との内、これら列中程ほど前記周縁連結部及び／又は前記切込間連結部の横幅が、順に短くなっているというものである。

【0014】

この伸縮性弾性体シートは、前記周縁連結部列と前記切込間連結部列との内、夫々最短の前記周縁連結部及び／又は前記切込間連結部の横幅が、前記ゴム弾性シート片の横幅の１／５０～１／２であることが好ましい。

【0015】

この伸縮性弾性体シートは、前記周縁連結部列と前記切込間連結部列との内、夫々最短の前記周縁連結部の横幅及び／又は前記切込間連結部の横幅が、少なくとも０．１ｍｍであるというものであってもよい。

【0016】

この伸縮性弾性体シートは、前記貫通スリット又は前記切込スリットが、夫々の端部で貫通孔を有し、及び／又は前記貫通穴又は前記切込穴が、夫々の角で丸められているというものであってもよい。

【0017】

この伸縮性弾性体シートは、前記ゴム弾性シート片が、シリコーンゴム製、シリコーン樹脂製、ポリウレタン製、塑性エラストマー製、エチレンプロピレンゴム製、エチレン-プロピレン-ジエン-メチレンゴム製、フッ素ゴム製、及び／又は天然ゴム製である物が挙げられる。

【0018】

この伸縮性弾性体シートは、導電層を有する可撓性の導電基材が、前記導電層の通電方向に沿って直列及び／又は並列に並ぶ抜きスリット及び／又は抜き穴で貫通した複数の抜き周縁部位を通電可能に夫々架橋ネックで繋ぎつつ有し、前記ゴム弾性シート片で前記導電基材の少なくとも一部を露出せずに封止されて被覆されており、前記架橋ネックの複数からなる架橋ネック列の内、列中程の少なくとも一つの前記架橋ネックの横幅が、列端の前記架橋ネックの横幅よりも短くなっており、絶縁性の前記ゴム弾性シート片が、前記抜き周縁部位に合わせて、前記抜き穴及び前記抜きスリットより小さな前記貫通スリット及び／又は前記貫通穴で貫通しており、前記導電基材が、前記複数の抜き周縁部位同士の間に夫々、抜き間隙を有し、前記ゴム弾性シート片が、前記抜き間隙に合わせて、その抜き間隙より小さな前記切込スリット及び／又は前記切込穴で貫通しているというものであってもよい。

【0019】

この伸縮性弾性体シートは、前記架橋ネック列の内、列中程ほど前記架橋ネックの横幅が、順に短くなっていることが好ましい。

【0020】

この伸縮性弾性体シートは、例えば少なくとも前記抜き周縁部位を覆いつつ前記導電基材の両面が前記ゴム弾性シート片により封止されて被覆されているというものである。

【0021】

この伸縮性弾性体シートは、前記導電基材が、前記長手方向に沿って、単数又は複数、設けられているものであってもよい。

【0022】

この伸縮性弾性体シートは、前記抜き周縁部位が、前記長辺側で、それより内部側よりも太くなっているものであってもよい。

【0023】

この伸縮性弾性体シートは、前記導電基材が、可撓性支持体上に前記導電層を有するものであってもよい。

【0024】

この伸縮性弾性体シートは、例えば前記導電層が、金属膜層、有機導電膜層、及び／又は導電性無機物含有導電膜層であるというものである。

【0025】

この伸縮性弾性体シートは、前記抜きスリットが、夫々の端部で貫通孔を有し、及び／又は前記抜き穴と、前記抜き間隙と、前記抜き周縁部位と、前記架橋ネックとの少なくとも何れかが、夫々の角で丸められているというものであってもよい。

【0026】

この伸縮性弾性体シートは、前記導電基材が、前記導電層の端部に、電気接続コネクタを有しているというものであってもよい。

【0027】

伸縮性弾性体シートは、前記ゴム弾性シート片が、導電性ゴム製であることを特徴とするものであってもよい。

【0028】

この伸縮性弾性体シートは、前記ゴム弾性シート片が、その端部に電気接続コネクタを有しているというものであってもよい。

【0029】

前記の目的を達成するためになされた伸縮導電配線モジュールは、伸縮性弾性体シートを単数又は複数有していることを特徴とするものである。

【0030】

この伸縮導電配線モジュールは、例えば前記伸縮性弾性体シートが、複数重なり合って一体化しているというものである。

【0031】

この伸縮導電配線モジュールは、複数の前記導電基材が夫々、別々に、端末で端子となっており、前記端末が外部端子に接続しているものであることが好ましい。

【0032】

この伸縮導電配線モジュールは、例えば複数の前記導電基材が、一対又は複数対の電極となっているというものである。

【発明の効果】

【0033】

本発明の伸縮性弾性体シートは、貫通スリットや貫通穴と切込スリットや切込穴とを有することにより、伸縮方向への引張応力印加に応じそれらが開いて三次元変形を伴う伸長と引張応力解放によってそれらが閉じる収縮との特異な伸縮特性を発現する。この伸縮性弾性体シートは、伸縮を繰り返しても、引張応力解放後に伸長前の元の形状へ速やかに回復する優れた復元性と堅牢性とを有している。従ってこの伸縮性弾性体シートは、ゴム弾性シート片の弾性特性と形状特性により、伸縮による形状の永久変形を抑制し、高い耐久性を有する。この伸縮性弾性体シートは、伸縮運動の際、とりわけ低伸長領域においてかかる引張応力が極めて小さく、特異な力学特性を持っており、実用領域で使い易い。

【0034】

しかも、単調な切り紙構造を繰り返して有する所謂切り紙シートは、伸長時に周縁連結部や切込間連結部に引張応力が集中し易いので列端や列中程の最も脆弱な箇所で不意に破断し易い。それに対し、この伸縮性弾性体シートは、周縁連結部や切込間連結部の横幅が列端よりも列中程で短くなっており、とりわけ列中程ほど短くなっていることにより、伸長時に最も断線が起きやすい配線端部の伸縮を抑制して、破断し難くなっている。

【0035】

この伸縮性弾性体シートは、抜き穴や抜きスリットを持ちつつ導電層を有する可撓性の導電基材を、貫通スリットや貫通穴を持ったゴム弾性シート片で封止して被覆することにより、導電基材ごと伸縮可能となっている。このような伸縮性弾性体シートは、導電基材が複数の抜き穴や抜きスリットを有していることによって、引張に応じた伸長とその後の解放に応じた復元とで変形しても導電層が追従でき、導電配線として耐久性に優れている。しかもこの伸縮性弾性体シートは、伸長によって導電基材中での導電層のパス長が変化せず、伸縮によっても抵抗値が殆んど変化しない。そのため、配線材料として、極めて優れている。

【0036】

また、この伸縮性弾性体シートは、伸縮性や絶縁性を維持するためにシリコーンゴム、シリコーン樹脂、ポリウレタン、塑性エラストマー、エチレンプロピレンゴム、エチレン-プロピレン-ジエン-メチレンゴム、フッ素ゴム、又は天然ゴムのような絶縁性弾性体で導電基材が封止されていると、反復伸縮後でも伸縮性と絶縁性とを当初のまま維持できる。この伸縮性弾性体シートは、導電基材の端末で外部機器や測定対象物に接続する場合に端末を除き露出させずに封止して被覆していることにより、そこで溶液中での検出や生体信号の検出でのノイズの受信を防ぐ伸縮導電配線材料として、有用である。

【0037】

この伸縮性弾性体シートは、可撓性の導電基材が可撓性支持体上に導電層を有しつつゴム弾性シート片で封止されていると、薄い導電層のみよりも一層優れた復元性を示し、伸張後の引張応力解放時に、伸長前の元の形状へ速やかに回復できる。材料の伸び縮みによって伸縮性を発現する従来の導電材料に対して、この伸縮性弾性体シートは、材料物性由来の伸縮性とは異なり、貫通スリット・貫通穴や切込スリット・切込穴のみならず抜きスリット・抜き穴による三次元的な構造変化により、導電性や可撓性を阻害しない形状のゴム弾性シート片で封止を行うことができる。それによって、変形時の力学特性がゴム弾性シート片のみではなく変形前後の立体的構造の三次元化変化に由来する特性も加わり、低抵抗値と低応力による高伸展率とを実現することができる。

【0038】

この伸縮性弾性体シートは、導電基材を有する代わりに、ゴム弾性シート片自体が導電性ゴムであって導電性を有することにより、簡易で伸縮性に優れた配線材料にすることも可能である。

【0039】

この伸縮性弾性体シートを用いると、可撓性であって伸縮性に優れたフレキシブル性を備え、軽量化・薄型化・小型化が可能で、内部での高導電性と外部への高絶縁性とを発現し、十分な伸縮性を有しつつ反復伸縮で伸縮性の低下を引き起こさず、耐久性に優れた、伸縮性導電配線モジュールにすることができる。

【0040】

これら伸縮性弾性体シートやそれを用いた伸縮性導電配線モジュールは、ゴム弾性シート片の貫通スリットや貫通穴と切込スリットや複数の切込穴とが交互に並んで設けられ、またそれに対応して導電基材の抜きスリットや抜き穴と抜き間隙とが交互に並んで設けられつつ、列中程で短くなっている切込間連結部や周縁連結部と架橋ネックとにより、伸長時に最も断線が起きやすい配線端部の伸縮を抑制し、破断し難くなっている。このような構造を有することにより、切れ目のない単なるゴム製弾性シートや弾性繊維では持ち得ない反復伸縮後での優れた復元性を有しつつ、極めて小さな変形応力で十分に変形させつつ、表面又は内部の導電基材を備えることで優れた耐久性と堅牢性と低抵抗値及び高伸縮性とを有する伸縮性配線として応用することができる。

【0041】

この伸縮性弾性体シートを伸縮導電配線材料として用いたこの伸縮性導電配線モジュールは、極めて小さな引張応力によって特に低伸長領域で構造の三次元化による特異的な変形が発生するので、ウェアラブルデバイスやフレキシブル基板等の可撓性デバイスのために実装可能である。

【0042】

この伸縮性導電配線モジュールは、超薄膜スキンコンタクト電極やフレキシブル基板、
ロボット用配線部材等に好適な伸縮性配線部材として有用である。

【0043】

伸縮性導電配線モジュールは、低伸長領域で引張応力が極めて小さくても十分に伸長するから、ウェアラブルデバイスとして使用するときに装着者に不快な装着感を感じさせない。

【図面の簡単な説明】

【0044】

【図1】本発明を適用する伸縮性弾性体シートの使用状態を示す平面図である。

【図2】本発明を適用する別な伸縮性弾性体シートの使用状態を示す平面図である。

【図3】本発明を適用する別な伸縮性弾性体シートの分解状態を示す模式斜視図である。

【図4】本発明を適用する別な態様の伸縮性弾性体シート中の導電基材とゴム弾性シート片とを、夫々示す平面図である。

【図5】本発明を適用する別な伸縮性弾性体シートの使用状態を示す平面図である。

【図6】本発明を適用する伸縮性弾性体シートと本発明を適用外のシートとの伸展率と引張応力との相関関係を示す図である。

【図7】本発明を適用する伸縮性弾性体シートと本発明を適用外のシートとを引裂かれるまで引っ張ったときの破断場所の位置関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0045】

以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。

【0046】

本発明の伸縮性弾性体シート１の好ましい第一の形態は、図１を参照しながら説明すると、長尺で矩形のゴム弾性シート片１０からなっているというものである。

【0047】

ゴム弾性シート片１０は、長手方向Ａに沿う長辺１０ａとそれに垂直な短辺１０ｂとを有している。ゴム弾性シート片１０は、縦方向となる長手方向Ａと直交しつつ複数が長手方向Ａに沿って直列に並ぶ貫通スリット１３ａ・・・１３ｅと、前記長手方向にて隣り合う貫通スリット１３ａ・・・１３ｅ間及び両端の貫通スリット１３ａ・１３ｅよりも短辺１０ｂ側に交互に設けられつつ両方の長辺１０ａから互いに内向きに向き合いつつ切れ込んだ複数の切込スリット１２ａ・・・１２ｆとを、有している。切込スリット１２ａ・・・１２ｆは、中央寄りで少なくとも一つ、好ましくは中央の切込スリット１２ｃ・１２ｄ寄りに近づくほど、長く切れ込んでいる。貫通スリット１３ａ・・・１３ｅは、中央寄りで少なくとも一つ、好ましくは中央の貫通スリット１３ｃ寄りに近づくほど、長く切れ込んでいる。

【0048】

貫通スリット１３ａ・・・１３ｅと、切込スリット１２ａ・・・１２ｆとは、等間隔で並んでいる。貫通スリット１３ａ・・・１３ｅと、ゴム弾性シート片１０の長辺１０ａとの間で繋がった周縁連結部１５ａ・・・１５ｅは、周縁連結部列１５_lineをなしている。夫々互いに向き合う切込スリット１２ａ・・・１２ｆ同士の間で繋がった切込間連結部１４ａ・・・１４ｆは、切込間連結部列１４_lineをなしている。

【0049】

それによって、切込間連結部列１４_lineと周縁連結部列１５_lineとの内、これら列中程の少なくとも一つの切込間連結部１４ｂ・・・１４ｅ及び／又は周縁連結部１５ｂ・・・１５ｄの横方向に向く横幅が、それぞれ列端の切込間連結部１４ａ・１４ｆや周縁連結部１５ａ・１５ｅの横幅よりも短くなっている。好ましくは、これら列中程ほど、即ち中央の切込間連結部１４ｃ・１４ｄや中央の周縁連結部１５ｃに近づくほど、それらの横幅が、順に短くなっている。なお、図１中、切込間連結部列１４_lineの列中程ほど横幅が、順に短くなっている例を幾分誇張して図示している。

【0050】

例えば、切込間連結部列１４_lineと周縁連結部列１５_lineとの内、これら列中程の切込間連結部１４ｂ・・・１４ｅや周縁連結部１５ｂ・・・１５ｄの横幅は、それぞれ列端の切込間連結部１４ａ・１４ｆや周縁連結部１５ａ・１５ｅの横幅よりも順次、０．１ｍｍ～３ｍｍずつ、又は１％～３０％ずつ短くなっている。

【0051】

最短の周縁連結部１５ｃや切込間連結部１４ｄの横幅は、好ましくはゴム弾性シート片１０の横幅即ち短辺１０ｂの長さの１／５０～１／２である。この範囲を下回ると脆弱過ぎて伸長時に破断してしまい、一方この範囲を上回ると伸展率が低くなって十分な伸縮性が得られない。一層好ましくは１／１０～１／３である。この最短の周縁連結部１５ｃの横幅及び／又は最短の切込間連結部１４ｄの横幅は、好ましくは０．１ｍｍ以上である。この範囲を下回ると脆弱過ぎて伸長時に容易く破断してしまう。一層好ましくは０．３ｍｍ以上である。

【0052】

この伸縮性弾性体シート１は、シリコーンゴム製、シリコーン樹脂製、フッ素ゴム製、エチレン-プロピレン-ジエン-メチレンゴム製、及び／又は天然ゴム製であって絶縁性であり、可撓性の導電基材を有しておらず、医療用サポーター、フレキシブルデバイスの補強材・保護部材に使用される。

【0053】

この伸縮性弾性体シート１は、導電性ゴム製、例えば導電性材料例えばカーボンペーストのような導電性粒子を含有する弾性ゴム製、導電性ゴム硬化成分で硬化させた弾性ゴム製であってもよい。表面が保護シートで被覆されていてもよい。

【0054】

この伸縮性弾性体シート１は、以下のようにして動作する。

【0055】

伸縮性弾性体シート１は、当初、ほぼ平坦である。伸縮性弾性体シート１を長手方向Ａに沿って、端部１１ａと端部１１ｂとが引き離されるように、比較的弱い引張応力で引っ張ると、切込スリット１２ａ・・・１２ｆと貫通スリット１３ａ・・・１３ｅとが多少捩じれて傾きながら開き、図１に示す（ａ）から（ｂ）へと、形状変化する。切込間連結部列１４_lineは夫々の切込間連結部１４ａ・・・１４ｆの横幅が中程ほど順次短くなっている。切込間連結部１４ａ・・・１４ｆは、横幅が短くなっている切込間連結部列１４_lineの中央ほど開き易く、一方、列端ほど開き難くなっている。そのため、切込スリット１２ａ・・・１２ｆと貫通スリット１３ａ・・・１３ｅとが、中央寄り程多く捩じれて傾きつつ大きく伸び、一方、端寄り程少なく捩じれて傾きつつ小さく伸びる。このようにして、低い引張応力でも伸縮性弾性体シート１が十分に伸長する。

【0056】

切込スリット１２ａ・・・１２ｆと貫通スリット１３ａ・・・１３ｅとが開くことにより、不均等に捩じれつつ略菱形形状乃至略多角形へと変形することによって、伸長に寄与する。一方、切込間連結部１４ｂ・・・１４ｅは、中程ほど横幅が短いから、実使用上、最も断線が起きやすい配線端部の伸縮を抑制する結果、断線が起きやすい特定箇所で集中的に破断してしまうのを防止している。

【0057】

その結果、伸縮性弾性体シート１は、切込間連結部１４ｂ・・・１４ｅを引裂くほど強く引っ張らない限り、僅かな引張応力で、自在に伸長する。

【0058】

その後、伸縮性弾性体シート１は、引っ張られるのを止めその引張応力を解放すると、図１（ａ）に示すように、ゴム弾性シート片の弾性力に応じて、元の形状に戻るように、切込スリット１２ａ・・・１２ｆと貫通スリット１３ａ・・・１３ｅとが、捩じれを解消しながら傾きを減少しつつ、閉じる。このようにして、伸縮性弾性体シート１は、伸長する前の形状に復元する。

【0059】

この伸縮性弾性体シート１は、伸縮の際に、切込スリット１２ａ・・・１２ｆと貫通スリット１３ａ・・・１３ｅの形状を、変形させるだけであり、伸縮運動にかかる反発力が極めて小さい。とりわけ、低伸長領域で、応力変化が殆んど発生しない。しかも、伸縮性弾性体シート１は、伸縮を繰り返しても、永久変形や破損を引き起こさず堅牢性・耐久特性に優れている。

【0060】

本発明の伸縮性弾性体シート１の好ましい第二の形態は、図２及び図３を参照しながら説明すると、可撓性導電層２０Ａ及び可撓性支持体２０Ｂを有する可撓性で平坦な導電基材２０と、それを挟んでいる平坦な矩形で絶縁性のゴム弾性シート片１０・３０とを、有している。ゴム弾性シート片１０・３０は、図１で伸縮性弾性体シート１として示した通りである。

【0061】

導電基材２０中、絶縁性樹脂で形成された可撓性支持体２０Ｂと、その上に付された金属層である導電層２０Ａとは、同形状である。この導電基材２０は、導電層２０Ａの通電方向（即ち長手方向Ａ）に長尺のシート片状である。

【0062】

導電基材２０は、複数で矩形の抜き穴２７ａ・・・２７ｅが貫通して、長手方向Ａに沿って等間隔で直列に並んでいる。この抜き穴２７ａ・・・２７ｅは、当初、長手方向Ａに伸長しておらず、長方形形状の短辺が長手方向Ａに沿い長辺が長手方向Ａと垂直となるように、貫通している。抜き穴２７ａ・・・２７ｅの外縁の夫々は、導電層２０Ａと可撓性支持体２０Ｂとの一部を成す複数の抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅとなっている。導電基材２０は、複数の抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅ同士の隣り合う夫々の間とその両端よりも短辺１０ｂ側とに、抜き間隙２６ａ・・・２６ｆを有している。

【0063】

隣り合う抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅ同士は夫々その横幅方向での真ん中寄りで、導電基材２０の長手方向Ａに沿って架橋ネック２５ａ・・・２５ｆで繋がっている。架橋ネック２５ａ・・・２５ｆは、抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅと同様に、導電層２０Ａと可撓性支持体２０Ｂとの一部を成していることによって、導電層２０Ａで通電可能としている。架橋ネック２５ａ・・・２５ｆは、架橋ネック列２５_lineをなしている。

【0064】

架橋ネック列２５_lineの内、これら列中程の少なくとも一つの架橋ネック２５ｂ・・・２５ｅの横幅が、それぞれ列端の架橋ネック２５ａ・２５ｆの横幅よりも短くなっている。好ましくは、これら列中程ほど、即ち中央の架橋ネック２５ｃに近づくほど、それらの横幅が、０．１ｍｍ～３ｍｍずつ、又は１％～３０％ずつ順に短くなっている。

【0065】

最短の架橋ネック２５ｃの横幅は、ゴム弾性シート片１０・３０で完全に被覆できる範囲であり、切込連結部位１４ｄで示した前記範囲よりも、のりしろ分だけ、僅かに短い。最短の架橋ネック２５ｃの横幅は、好ましくはゴム弾性シート片１０の横幅即ち短辺１０ｂの長さに対して１／１２０～１／３の比、又は０．１ｍｍ～４ｍｍの横幅長である。この範囲を下回ると抵抗値が大きくなり過ぎる。一方、この範囲を上回ると十分な伸張性が得られない。一層好ましくは１／６０～１／５の比、又は０．２ｍｍ～２ｍｍの横幅長である。

【0066】

ゴム弾性シート片１０・３０は、長手方向Ａで導電基材２０と同長となっており、また長手方向Ａに対する垂直方向で導電基材２０よりも長くなって導電基材２０を包み込むようにのりしろを有するようになっている。抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅは、架橋ネック２５ａ・・・２５ｆごと外界に露出しないように、ゴム弾性シート片１０・３０で、封止されて被覆されている。

【0067】

ゴム弾性シート片１０・３０は何れも、抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅ内の抜き穴２７ａ・・・２７ｅの位置に合わせて、抜き穴２７ａ・・・２７ｅよりも小さな貫通スリット１３ａ・・・１３ｅ及び３３ａ・・・３３ｅが夫々貫通している。ゴム弾性シート片１０・３０は、貫通スリット１３ａ・・・１３ｅ及び３３ａ・・・３３ｅが抜き穴２７ａ・・・２７ｅよりも小さいことから、貫通スリット１３ａ・・・１３ｅ及び３３ａ・・・３３ｅの周縁が互いに接合したそれののりしろで抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅを包み込むように封止し接着して被覆していることによって、抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅが外界に露出しないようになっている。

【0068】

また、ゴム弾性シート片１０・３０は何れも、抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅ間の抜き間隙２６ａ・・・２６ｆの位置に合わせて、抜き間隙２６ａ・・・２６ｆよりも小さな切込スリット１２ａ・・・１２ｆ及び３２ａ・・・３２ｆが夫々貫通している。切込スリット１２ａ・・・１２ｆ及び３２ａ・・・３２ｆは、ゴム弾性シート片１０・３０の長手方向Ａと直交するように両側の長辺１０ａから内向きに向きつつ、架橋ネック２５ａ・・・２５ｆにまで至らないように、切り込まれている。ゴム弾性シート片１０・３０は、切込スリット１２ａ・・・１２ｆ及び３２ａ・・・３２ｆが抜き間隙２６ａ・・・２６ｆよりも小さいことから、切込スリット１２ａ・・・１２ｆ及び３２ａ・・・３２ｆの周縁が互いに接合したそれののりしろで抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅを包み込むように封止し接着して被覆していることによって、抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅ及び架橋ネック２５ｂ・・・２５ｅが外界に露出しないようにしている。

【0069】

この伸縮性弾性体シート１は、ゴム弾性シート片１０の切込スリット１２ａ・・・１２ｆ及び貫通スリット１３ａ・・・１３ｅと、ゴム弾性シート片３０の切込スリット３２ａ・・・３２ｆ及び貫通スリット３３ａ・・・３３ｅとが、導電基材２０の抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅ間の抜き間隙２６ａ・・・２６ｆと抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅ内の抜き穴２７ａ・・・２７ｅを通じて、重なり合って、そこでののりしろ同士で接着している。その結果、抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅが長方形形状から菱形形状への開閉可能となっており、また抜き間隙２６ａ・・・２６ｆが離反可能となっていることにより、この伸縮性弾性体シート１は、伸縮可能となっている。

【0070】

この伸縮性弾性体シート１は、おもて面側、裏面側にて絶縁性のゴム弾性シート片１０・３０で被覆されていることにより、短辺１０ｂ側での縁まで完全に封止され露出しないように被覆されていてもよいが、長手方向Ａでの両端の端部２１ａ・２１ｂの縁が露出して、必要に応じ外部機器に接続可能となっていてもよい。

【0071】

この伸縮性弾性体シート１は、以下のようにして動作する。

【0072】

伸縮性弾性体シート１は、当初、平坦な導電基材２０と平坦なゴム弾性シート片１０・３０とに応じて、ほぼ平坦である。伸縮性弾性体シート１を長手方向Ａに沿って、端部１１ａ・２１ａ・３１ａと端部１１ｂ・２１ｂ・３１ｂとが引き離されるように、比較的弱い引張応力で引っ張ると、図２に示す（ａ）から（ｂ）へと、形状変化する。切込間連結部列１４_lineと架橋ネック列２５_lineとは、夫々の切込間連結部１４ａ・・・１４ｆと架橋ネック２５ａ・・・２５ｆとの横幅が中程ほど順次短くなっている。切込間連結部１４ａ・・・１４ｆと架橋ネック２５ａ・・・２５ｆとは、横幅が短くなっている切込間連結部列１４_lineと架橋ネック列２５_lineとの中央ほど開き易く、一方、列端ほど開き難くなっている。そのため、切込スリット１２ａ・・・１２ｆ及び３２ａ・・・３２ｆと貫通スリット１３ａ・・・１３ｅ及び３３ａ・・・３３ｅとが、抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅごと、中央寄り程多く捩じれて傾きつつ大きく伸び、一方、端寄り程少なく捩じれて傾きつつ小さく伸びる。このようにして、低い引張応力でも伸縮性弾性体シート１が十分に伸長する。

【0073】

このように不均等に伸びる際、夫々、抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅの短辺（長手方向Ａに平行）は、引張応力に対抗して然程伸びず多少捩じれるだけだが、それに比べて、抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅの長辺（長手方向Ａに垂直）は引張応力に対抗し切れず湾曲乃至屈曲し大きく捩じれる。また、切込隙スリット１２ａ・・・１２ｆ及び３２ａ・・・３２ｆがそれに併せて、開く。そのとき、間隙スリット１２ａ・・・１２ｆ及び３２ａ・・・３２ｆが両側から切れ込まれているが架橋ネック２５ａ・・・２５ｆにまで至っていないので架橋ネック２５ａ・・・２５ｆ近傍は然程捩じれないで傾きながら開く。それに応じ、導電基材２０とそれに接着しているゴム弾性シート片１０・３０とが同様に捩じれながら伸びる結果、伸縮性弾性体シート１が伸長する。このとき、抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅ内部が長手方向に開いて抜き穴２７ａ・・・２７ｅの長方形形状から、架橋ネック２５ａ・・・２５ｆと抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅ内部の短辺とを角とする捩じれた略菱形形状乃至略多角形へと変形することによって、伸長に寄与する。それに対して、架橋ネック２５ａ・・・２５ｆは延び得ず捩じれないから伸長に寄与せずむしろ抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅの変形過剰又は変形不足となるのを防いでいる。しかし、切込間連結部１４ｂ・・・１４ｅ及び３４ｂ・・・３４ｆと架橋ネック２５ｂ・・・２５ｅとは、中程ほど横幅が短いから、不均等に捩じれて傾きつつ伸びることと相俟って、実使用上、最も断線が起きやすい配線端部の伸縮を抑制し、破断してしまうのを防止している。

【0074】

その結果、伸縮性弾性体シート１は、導電基材２０が引張応力でも比較的破断され難いことと相俟って、余程強く引っ張らない限り、自在に伸長する。

【0075】

その後、伸縮性弾性体シート１は、引っ張られるのを止めその引張応力を解放すると、図２（ａ）に示すように、ゴム弾性シート片１０・３０の弾性力に応じて、元の形状に戻るように、抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅと、切込スリット１２ａ・・・１２ｆ及び３２ａ・・・３２ｆとが、捩じれを解消しながら傾きを減少しつつ、閉じる。そのとき、抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅの短辺部位は、伸びも縮みもしないが捩じれが解消され、抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅの長辺部位は引張応力が解放され、併せて切込スリット１２ａ・・・１２ｆ及び３２ａ・・・３２ｆは引張応力が解消され、それに伴い、それらの湾曲乃至屈曲が元に戻るように再変形する。それに応じ導電基材２０とゴム弾性シート片１０・３０との捩じれと傾きとを解消しながら、伸縮性弾性体シート１が元の形状にまで縮む。このとき、抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅ内部と間隙スリット１２ａ・・・１２ｆ及び３２ａ・・・３２ｆとが長手方向Ａに沿って閉じて縮むのに寄与する。それに対して、架橋ネック２５ａ・・・２５ｆは縮まないから伸縮に寄与せずむしろ抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅの元の形状に戻るのを助けている。このようにして、伸縮性弾性体シート１は、伸長する前の形状に復元する。

【0076】

この伸縮性弾性体シート１は、伸縮の際に、ゴム弾性シート片１０・３０の切込スリット１２ａ・・・１２ｆ及び３２ａ・・・３２ｆ並びに貫通スリット１３ａ・・・１３ｅ及び３３ａ・・・３３ｅと、導電基材２０の抜き穴２７ａ・・・２７ｅとによって変形させるだけであり、導電基材２０をゴム弾性シート片１０・３０で封止していることで、伸縮運動にかかる引張応力が極めて小さくて済む。とりわけ、低伸長領域で、応力変化がほとんど発生しない。しかも、伸縮性弾性体シート１は、伸縮を繰り返しても、ゴム弾性シート片１０・３０及び導電基材２０の形状の変化によって永久変形や破損を引き起こさず堅牢性・耐久特性に優れているばかりか、導電基材２０の抵抗値変化が殆んど無く導電特性に優れている。

【0077】

この伸縮性弾性体シート１は、導電基材２０での端子となり得る端部の縁を除き、ゴム弾性シート片１０・３０で確りと封止されているため、不意の漏電や放電を引き起こさず、電気特性に優れている。

【0078】

この伸縮性弾性体シート１は、ゴム弾性シート片１０・３０の貫通スリット１３・貫通穴や切込スリット１２・切込穴と、必要に応じて架橋ネック２５や抜き間隙２６や抜きスリット・抜き穴２７や抜き周縁部位２８を有することにより、５０％伸長変形時の引張応力が１ＭＰａ以下、好ましくは０．５ＭＰａ以下、さらに好ましくは０．３ＭＰａ以下にすることができる。

【0079】

この伸縮性弾性体シート１は、５０％伸長変形を１００万回繰り返した際に形状変化が１０％以下を示し、復元性・堅牢性に優れている。

【0080】

なお、この伸縮性弾性体シート１は、図１～図３に示す形状で説明したが、各構造の形状は任意の形状を取り得る。

【0081】

なお、この伸縮性弾性体シート１は、初期状態が平面でなくてもよく、湾曲、屈曲、螺旋となっていてもよい。

【0082】

伸縮性弾性体シート１は、図４（ａ）に示すように、導電基材２０の抜き穴２７、抜き周縁部位２８、架橋ネック２５が夫々の内周の角で丸められていてもよく、抜き周縁部位２８と架橋ネック２５との接続角で丸められていてもよい。また、ゴム弾性シート片１０・３０の貫通穴、切込穴（不図示）が、角で丸められていてもよい。

【0083】

伸縮性弾性体シート１は、図４（ｂ）に示すように、導電基材２０の抜きスリット２７（図３参照）、ゴム弾性シート片１０・３０の貫通スリット１３・３３や切込スリット１２・３２（図３参照）が端部で貫通孔２９を有していてもよい。

【0084】

伸縮性弾性体シート１は、導電基材２０の抜き周縁部位２８の形状を、長方形形状に代えて、正方形形状や隅立て平角形形状や菱形形状や六角形形状や等脚台形形状のような多角形形状、楕円形状、反り菱形状、角丸長方形形状にしてもよく、又はそれらの組合せにしたものであってもよい。架橋ネック２５と共に、蛇腹形状、ジグザク形状にしてもよい。

【0085】

例えば、図５に示すように、導電基材２０の抜き周縁部位２８の形状を蛇腹形状にする場合では、導電基材２０は、端部２１ａと端部２１ｂとの間に、抜き穴２７で打ち抜かれてその周囲に形成された抜き周縁部位２８と、その周縁部位２８を繋ぎゴム弾性シート片１０の長辺１０ａ側である外側に形成された湾曲した架橋ネック２５とが、繰り返して形成されており、隣り合う抜き周縁部位２８・架橋ネック２５の間に抜き間隙２６が形成されている。図１～３と同様に、絶縁性のゴム弾性シート片１０・３０で封止されて被覆されている。湾曲した架橋ネック２５の外周に合わせて丸められているゴム弾性シート片１０・３０が、抜き周縁部位２８に合わせて、抜き穴２７より小さな貫通スリット１３で貫通している。ゴム弾性シート片１０・３０が、抜き間隙２６に合わせて、その抜き間隙２６より小さな切込スリット１２で貫通しているというものである。架橋ネック２５の列の内、列中程ほど架橋ネック２５の横幅が、順に短くなっている。それに伴い、ゴム弾性シート片１０・３０の貫通スリット１３とゴム弾性シート片１０・３０の長辺１０ａとの間で繋がった周縁連結部１５の複数からなる周縁連結部列の内、列中程ほど周縁連結部１５の横幅が、短くなっている。導電基材２０は左右対称に１対となっている。

【0086】

さらに別な態様の伸縮性弾性体シート１は、導電基材２０の抜き穴２７を太めで長めの穴とし、ゴム弾性シート片１０・３０の貫通スリット１３・３３を細めで短めの穴としてもよく細めで短めのスリットにしてもよい。導電基材２０の抜き穴２７を太めで長めのスリットとし、ゴム弾性シート片１０・３０の貫通スリット１３・３３を細めで短めのスリットにしてもよい。

【0087】

さらに別な態様の伸縮性弾性体シート１は、導電基材２０が、絶縁性樹脂で形成された可撓性支持体２０Ｂの上の一部に付された金属層である導電層２０Ａを有するものであってもよい。

【0088】

さらに別な態様の伸縮性弾性体シート１は、対称であってもよいが、非対称であってもよい。

【0089】

伸縮性弾性体シート１は、ゴム弾性シート片１０・３０を被覆していないときの抵抗値が最大で１ｋΩ、好ましくは最大で０．２ｋΩ、さらに好ましくは０．１ｋΩとなるように、導電層２０Ａを適宜選択したり、導電層２０Ａの太さを調整したりすることが好ましい。このような抵抗値を持つ伸縮性弾性体シート１は、均質でクラックの殆んど無い導電層２０Ａによって、調整することが可能である。

【0090】

伸縮性弾性体シート１は、導電基材２０中、導電層２０Ａが導電性材料でできた可撓性のものであれば銅・銀・金のような金属や合金でできた金属膜層、カーボンペースト含有導電層膜のような導電性無機物含有導電膜層、有機導電体や有機導電性インクでできた有機導電膜層など任意に選択できる。中でも導電層２０Ａは、低抵抗かつ高伸展である銅・銀・金であることが好ましい。導電層２０Ａは、１ｎｍ～１ｍｍの厚さに任意に設定できる。この範囲を下回ると導電層２０Ａを均質な層状に形成し難くなって導電性が悪くなる。一方この範囲を超えると厚過ぎて可撓性を維持し難くなる。その下限は、１０ｎｍであると一層好ましく、１００ｎｍであるとなお一層好ましい。その上限は、０．５ｍｍであると一層好ましく、０．１ｍｍであるとなお一層好ましい。

【0091】

導電基材２０中、導電層２０Ａが可撓性支持体２０Ｂに、印刷、エッチング、スパッタリング、貼付等で付されている。

【0092】

伸縮性弾性体シート１は、導電基材２０中、可撓性支持体２０Ｂが絶縁性材料でできた可撓性で弾性のものであればポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレートで例示される汎用プラスチック製、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリアミドで例示されるエンジニアプラスチック製、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイドで例示されるスーパーエンジニアプラスチック製など任意に選択できるが、中でもポリイミド製、ポリエチレンテレフタレート製、ポリカーボネート製、ポリフェニレンサルファイド製などであると好ましい。可撓性支持体２０Ｂは、１μｍ～１ｍｍの厚さに任意に設定できる。この範囲を下回ると絶縁性や支持性を維持し難くなる。この範囲を超えると可撓性を維持し難くなる。その下限は、１０μｍであることが一層好ましく、５０μｍであるとなお一層好ましい。その上限は、０．５ｍｍであることが一層好ましく、０．２ｍｍであるとなお一層好ましい。

【0093】

伸縮性弾性体シート１は、可撓性支持体２０Ｂが無いと、ゴム弾性シート片１０・３０だけでは復元力が不足し十分に伸縮し難い。

【0094】

伸縮性弾性体シート１は、ゴム弾性シート片１０・３０が絶縁性材料でできた可撓性で被覆可能なものであれば、ポリジメチルシロキサン、ポリジフェニルポリシロキサン、ポリフルオロシロキサンのようなシリコーン樹脂製やシリコーンゴム製、軟質ポリウレタン、硬質ポリウレタンのようなポリウレタン製、ポリスチレンのような塑性エラストマー製、エチレンプロピレンジエンゴムのようなエチレンプロピレンゴム製、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン-プロピレン、テトラフルオロエチレン-パープルオロビニルエーテルのようなフッ素ゴム製、天然ゴム製などを任意に選択できるが、中でも絶縁性・加工性に優れたシリコーンゴムやリコーン樹脂であると一層好ましい。ゴム弾性シート片１０・３０は、１０μｍ～１０ｍｍの厚さに任意に設定できる。この範囲を下回ると耐久性や絶縁性を維持し難くなる。その範囲を超えると可撓性を維持し難かったり、無理に引っ張らないと伸長し難くなって伸縮性に劣るようになってしまう。その下限は、１０μｍであることが好ましく、２０μｍであると一層好ましい。その上限は、５ｍｍであることが好ましく、１ｍｍであると一層好ましく、２００μｍであるとなお一層好ましい。

【0095】

伸縮性弾性体シート１は、ゴム弾性シート片１０・３０の硬度をショアＡ硬度で１０～９０の範囲にて任意に選択できる。中でも強度、伸長性の良いショアＡ硬度で１０～５０であると一層好ましい。

【0096】

伸縮性弾性体シート１は、導電基材２０中、抜き穴２７や抜きスリットで貫通した抜き周縁部位２８同士が抜き間隙２６を空けつつ架橋ネック２５で繋がって長手方向に直列方向に一列に並びつつ、それの複数列が並列して並んでおり、抜き穴２７や抜きスリットと抜き間隙２６との位置に合わせて、ゴム弾性シート片１０・３０に抜き穴２７や抜きスリットよりも小さな貫通スリット１３・３３と抜き間隙２６よりも小さな間隙スリット１２・３２が夫々貫通していてもよい。

【0097】

伸縮性弾性体シート１は、導電基材２０とゴム弾性シート片１０・３０とが、接着剤で接着されていてもよく、熱溶着されていてもよく、化学結合で接合されていてもよく、一体成形されていてもよい。

【0098】

伸縮性弾性体シート１は、ゴム弾性シート片１０・３０の端部１１ａ・１１ｂで封止された導電層２０Ａの端部２１に、電気接続コネクタ、例えば外部機器との接続用のリングスナップ端子、ケーブルクランプ端子を有していてもよい。

【0099】

伸縮性弾性体シート１は、導電層２０Ａの他端部２１ｂがゴム弾性シート片１０・３０の少なくとも何れかの端部１１ｂ・３１ｂから露出していることにより、端子となっていてもよい。その他、端部２１ｂは、二股に分かれていてもよい。

【0100】

伸縮性弾性体シート１は、導電基材２０とそれを挟んで、導電基材２０の抜き周縁部位２８及び架橋ネック２５とを露出せずにゴム弾性シート片１０・３０で封止して被覆していることにより、３層の最小単位となっている。その最小単位を複数重ねた多層構造にしてもよい。

【0101】

伸縮性弾性体シート１は、ゴム弾性シート片１０・導電基材２０を交互に重ねさらに３０で封止して被覆した多層構造にしてもよい。

【0102】

伸縮性弾性体シート１は、生体信号を検知する電極の対の一方として使用できる。

【0103】

伸縮性弾性体シート１は、導電基材２０が、長手方向の一端側の端部２１ａ・２１ｂ全体が、ゴム弾性シート片１０・３０の長手方向の一端側の端部１１ａ・２１ｂ及び２１ａ・１１ｂで完全に封止され露出しないように被覆されていてもよい。その導電層２０Ａは、端部２１ａ又は２１ｂで外部機器に接続するための電気接続コネクタに繋がっている。

【0104】

伸縮性弾性体シート１が複数重なり合って一体化して、伸縮導電配線モジュールとすることができる。伸縮性弾性体シート１が複数重なる場合、上側の伸縮性弾性体シートの下層のゴム弾性シート片３０と、下側の伸縮性弾性体シートの上層のゴム弾性シート片１０とを、兼用してもよい。そのようにすることにより、伸縮性弾性体シート１を、ゴム弾性シート片・導電基材・ゴム弾性シート片・導電基材・ゴム弾性シート片の５層構造にして二つの導電基材により対の電極としてもよく、ゴム弾性シート片・導電基材・・・の順で重ねた９層構造にして四つの導電基材により２対の電極としてもよい。伸縮性弾性体シートが、複数重なり合って一体化していてもよい。

【0105】

伸縮導電配線モジュールは、複数の前記伸縮性弾性体シートが夫々、別々に、端末で端子となっており、前記端末が外部端子に接続していてもよい。

【0106】

このような伸縮性弾性体シート１、及びそれを用いた伸縮導電配線モジュールは、封止部分を電解質溶液に浸漬しても、電解液が導電基材２０にまで滲出せず侵出しない。

【0107】

このような伸縮性弾性体シート１、及び伸縮導電配線モジュールは、１Ｈｚ～１００ｋＨｚまでの信号を検知することができる。通常生体信号は、数Ｈｚ～数ｋＨｚ、とりわけ筋電信号であれば１００Ｈｚ前後であるから、この伸縮性弾性体シート１、及び伸縮導電配線モジュールで、十分に検出され得る。

【0108】

伸縮性弾性体シート１、及び伸縮導電配線モジュールは、例えば、以下のようにして製造される。

【0109】

先ず、導電基材２０を作製する。導電基材２０は、ポリイミドフィルムに、銅膜をスパッタリングで付したＣｕスパッタポリイミドを調製し、次いで図２及び図３のように打ち抜いて、長尺の導電基材２０の中程に、抜き穴２７、その間の抜き間隙２６、それらによって必然的に形成される抜き周縁部位２８、及び抜き穴２７を繋ぐ架橋ネック２５を形成し、導電基材２０を得る。

【0110】

次に、ゴム弾性シート片１０・３０を作製する。シリコーンゴムシートを、導電基材２０の外形よりものりしろの分だけ大き目に裁断しつつ、抜き周縁部位２８内の抜き穴２７の位置に合わせて抜き穴２７よりも小さな貫通スリット１３・３３と、抜き周縁部位２８間の抜き間隙２６の位置に合わせて、抜き間隙２６よりも小さな間隙スリット１２・３２とを、切れ込ませて、ゴム弾性シート片１０・３０を得る。

【0111】

最後に、抜き穴２７と貫通スリット１３・３３とを位置合わせし、抜き間隙２６と間隙スリット１２・３２とを位置合わせしつつ、のりしろで抜き周縁部位２８を包み込むように封止し接着して被覆するように、導電基材２０とゴム弾性シート片１０・３０とを重ね合せて接着剤で接合して、伸縮性弾性体シート１を得る。

【0112】

なお、導電基材２０として、Ｃｕスパッタポリイミドを用いる代わりに、銅膜を付した可撓性支持体をエッチングして形成してもよい。抜き間隙２６、抜き穴２７、及び架橋ネック２５を形成した可撓性支持体に、カーボンペースト含有導電インキを付して導電インキ層膜のような導電性無機物含有導電膜層を形成したり、有機導電性インクを付して有機導電膜層を形成したりしてもよい。

【0113】

別の製法として、抜き穴２７、抜き間隙２６、及び架橋ネック２５を形成した導電基材２０に、のりしろの分だけ大き目のシリコーンゴムシート小片のゴム弾性シート片１０・３０を張り合わせてから、抜き周縁部位２８内の抜き穴２７の位置に合わせて抜き穴２７よりも小さな貫通スリット１３・３３と、抜き周縁部位２８間の抜き間隙２６の位置に合わせて、抜き間隙２６よりも小さな間隙スリット１２・３２とを、切れ込ませて、伸縮性弾性体シート１を得てもよい。

【0114】

さらに別な製法として、抜き穴２７、抜き間隙２６、及び架橋ネック２５を形成した導電基材２０の片面の何れかに、ゴム弾性シート片１０又は３０となるシリコーンゴムシート小片を接着剤で張り合わせてから、導電基材２０の他方の面に、シリコーンゴムの硬化樹脂成分組成物を塗布、噴霧、浸漬して、他方のゴム弾性シート片３０又は１０を形成した後、前記同様に、抜き周縁部位２８内の抜き穴２７の位置に合わせて貫通スリット１３・３３と、抜き間隙２６の位置に合わせて間隙スリット１２・３２とを、切れ込ませて、伸縮性弾性体シート１を得てもよい。

【0115】

さらに別な製法として、抜き穴２７、抜き間隙２６、及び架橋ネック２５を形成した導電基材２０の両面に、シリコーンゴムの硬化樹脂成分組成物を塗布、噴霧、浸漬して、ゴム弾性シート片１０及び３０を一挙に形成した後、前記同様に、抜き周縁部位２８内の抜き穴２７の位置に合わせて貫通スリット１３・３３と、抜き間隙２６の位置に合わせて間隙スリット１２・３２とを、切れ込ませて、伸縮性弾性体シート１を得てもよい。

【0116】

必要に応じて、伸縮性弾性体シート１の積層構造の形成を繰り返して、伸縮導電配線モジュールを形成する。伸縮導電配線モジュールは、必要に応じ、導電層２０Ａの端部２１ａに、電気接続コネクタを取り付ける。電気接続コネクタは、半田付けで取り付けてもよく、リングスナップ端子を捻じ込んでかしめて取り付けてもよい。

【0117】

伸縮導電配線モジュールは、伸縮性弾性体シート１を多重に重ね、及び／又は、直列及び／又は並列に配し、着脱可能なディスポーザブルで清潔なウェアラブルデバイスとして、利用が可能である。この伸縮導電配線モジュールは、小さな筋肉、例えば顔面筋肉や掌の筋肉、大きな脚の筋肉の筋電位測定に使用するなど、幅広く利用できる。伸縮導電配線モジュールは、一対一組の両電極として、１～４組の２～８電極にして、生体筋肉の様々な部位での筋電位測定や三次元的な筋電位測定に、利用できる。

【0118】

伸縮導電配線モジュールは、リハビリテーションにおける筋電位を測定して回復状態を検査したり、ミオパチーと呼ばれる筋疾患の進行程度を検査したり、アスリートの運動能力を検査したりするのに用いられる。また職人の動きを筋電位の変化として記録して匠の技を後世に技術データとして残すなど、筋肉の動きに追従して、正確に筋電位を測定するのに用いることができる。

【0119】

この伸縮導電配線モジュールは、露出した端子を必要な個所にのみ配置しそれ以外を封止して絶縁性を保ちつつ、不要なノイズを検知せず、所望の電位を選択的に検知できるばかりか、繰り返し伸縮しても電動特性を維持できる。

【実施例】

【0120】

以下に、本発明を適用する伸縮性弾性体シートと、本発明を適用外の伸縮性弾性体シートとを作製し、その性能を比較した例を示す。

【0121】

先ず、本発明を適用するもので図１に示すゴム弾性シート片１０のみからなる伸縮性弾性体シート１を作製した実施例１と、本発明を適用外のシートを作製した比較例１及び２とについて、その性能を比較した。

【0122】

（実施例１）
シリコーンゴム原材料組成物としてモメンティブ社製LSR2660を、カレンダーロールを用いてシーティング後、熱硬化により成形した６０μｍ厚にシリコーンゴムシートを、長辺１０ａが４１ｍｍで短辺１０ｂが１２ｍｍにカットすることで伸縮性弾性体シート原材を作製した。図１で本数及び幅を模式的に示すように、６対の切込スリット１２ａ・・・１２ｆ及びその各対で挟まれた６本の切込間連結部１４ａ・・・１４ｆからなる切込間連結部列１４_lineと、５本の貫通スリット１３ａ・・・１３ｅ及びその一端から長辺１０ａまでの周縁連結部１５ａ・・・１５ｅからなる周縁連結部列１５_lineとを、有しており、長手方向Ａとその垂直方向とで、対照となっている。最も両短辺１０ｂ寄りの切込スリット１２ａ・１２ｆの各対の一方のスリット同士は３ｍｍずつ切れ込まれており、内側にずれる毎に中程の切込スリット１２ｃに至るまで各対の一方のスリット同士は、１ｍｍずつ順に長く切れ込まれ、４ｍｍ間隔となっている。その結果、切込間連結部列１４_lineの列端の切込間連結部１４ａ・１４ｆの横幅は６ｍｍとなっており、列中央の切込間連結部１４ｃ、１４ｄの横幅は２ｍｍになっている。切込間連結部列１４_lineの切込間連結部１４ａ・・・１４ｆの間隔の真ん中に等間隔で貫通スリット１３ａが３ｍｍ、１３ｂが４ｍｍ、１３ｃが５ｍｍ、１３ｄが４ｍｍ、１３ｅが３ｍｍの横幅で切り込まれて貫通している。各貫通スリット１３ａ・・・１３ｅのスリット端と両長辺１０ａとで夫々形成される周縁連結部１５ａ・・・１５ｅの横幅は１５ａが４．５ｍｍ、１５ｂが４ｍｍ、１５ｃが２．５ｍｍ、１５ｄが４ｍｍ、１５ｅが４．５ｍｍとなっている。これを実施例１のグラデーション－切り紙構造のサンプルとして用いた。

【0123】

（比較例１）
実施例１と同様にして形成した厚さが６０μｍ、長辺１０ａが４１ｍｍ、短辺１０ｂが１２ｍｍである伸縮性弾性体シート原材を、そのまま比較例１の非切り紙構造のサンプルとして用いた。

【0124】

（比較例２）
実施例１のように真中の貫通スリット１３及び切込間連結部１４の横幅にグラデーションを掛ける代わりに、真中の貫通スリット１３及び切込間連結部１４の横幅を４ｍｍに一定としたこと以外は、実施例１と同様にして、比較例２の非グラデーション－切り紙構造のサンプルとして用いた。

【0125】

（引張試験１）
実施例１及び比較例１の各サンプルを、引張試験機にて１０ｍｍ／分で引張り、サンプルが引裂かれるまでの応力－歪曲線を作成した。その結果を図６及び表１に示す。

【0126】

【表1】

【0127】

図６及び表１から明らかな通り、グラデーション－切り紙構造である実施例１のサンプルは、非切り紙構造である比較例１、非グラデーション－切り紙構造である比較例２のサンプルに比べ、伸展率が大きく向上し、また変形に必要な応力は低下していることが見受けられた。

【0128】

次に、本発明を適用する図２及び図３に示すものでポリイミドフィルムに銅スパッタした導電材を複数の開口構造を持つ形状に加工し、スリット加工したシリコーンゴムで接着して絶縁封止を行うことによって、ゴム弾性シート片１０・３０と導電基材２０とからなる伸縮性弾性体シート１を作製した実施例２と、本発明を適用外のシートを作製した比較例３及び４とについて、その性能を比較した。

【0129】

（実施例２）
本数及び幅を模式的に示すように図２・図３に示す形状に、３０μｍの厚さで長手方向でシリコーンゴム製の伸縮性弾性体シート１０・３０の長辺が４２ｍｍで短辺が１２ｍｍである。伸縮性弾性体シート１０・３０は、実施例１で作製したものと同じように、切込スリット１２ａ・・・１２ｆ・３２ａ・・・３２ｆと、貫通スリット１３ａ・・・１３ｅ・３３ａ・・・３３ｅと、切込間連結部１４ａ・・・１４ｆ・３４ａ・・・３４ｆとを有している形状にした。
導電基材２０は、北川工業製REMI-FSを使用した。
その導電基材２０は、抜き周縁部位２８での最小配線幅を０．７５ｍｍとし、抜き穴２７の横幅を８ｍｍ、抜き周縁部位２８同士間の抜き間隙２６ａ・・・２６ｆは、長手方向Ａでの間隙長さを３ｍｍとしつつ長手方向Ａと垂直方向に列の中程ほど中央向きに深く抉られていることによって架橋ネック列２５_lineの列端の架橋ネック２５ａ・２５ｆの横幅は、１．８ｍｍであり、中程の架橋ネック２５ｃに至るまで０．４ｍｍずつ順に短くなっている。
得られた導電基材２０及び伸縮性弾性体シート１０・３０をそれぞれ加工し、その後、導電基材２０にシリコーン系接着剤（商品名スーパーＸゴールド；セメダイン株式会社製）を薄く塗布し、伸縮性弾性体シート１０・３０にて挟み込んで接着した。伸縮性弾性体シート１０・３０には、１ｍｍずつののりしろを備えた、グラデーション－切り紙構造で導電性を有する伸縮性弾性体シート１のサンプルを得た。

【0130】

（比較例３）
実施例２のように厚さが３０μｍ、長辺１０ａが４２ｍｍ、短辺１０ｂが１２ｍｍである伸縮性弾性体シート１０・３０を用い、実施例２における導電基材２０に代えて架橋ネック２５ａ・・・２５ｆと抜き間隙２６ａ・・・２６ｆと抜き周縁部位２８ａ・・・２８ｅとを、架橋ネック２５ｃ、抜き間隙２６ｄ、抜き周縁部位２８ｃと同様にしてグラデーションを無くしたこと以外は、実施例２と同様にして、非グラデーション－切り紙構造で導電性を有するシートのサンプルを得た。

【0131】

（引張試験１及び引張試験２）
前記の引張試験１と同様にして、伸展率、最大引張強度、伸展率５０％に伸長させる引張応力について、引張試験を行った。また、図７に示すように、実施例２（同図（ａ））と比較例３（同図（ｂ））について破断箇所の場所とその箇所での破断サンプル数とを計測する引張試験２を行った。その結果をまとめて表２に示す。

【0132】

（抵抗値測定試験）
抵抗値を測定した結果をまとめて表２に示す。

【表2】

【0133】

表２から明らかな通り、グラデーション－切り紙構造である実施例２のサンプルは、非切り紙構造である比較例３のサンプルに比べ、最大引張強度と伸展率５０％に伸長させる引張応力を維持しつつ伸展率が向上した。また抵抗値においても導電フィルム２０の面積が大きいため向上した。また破断箇所は、本発明を適用する実施例２では最も短い架橋ネック部で専ら引裂かれているのに対し本発明を適用外の比較例３では破断位置に選択性・特異性がないことが分かった。

【0134】

このように本発明を適用する伸縮性弾性体シート及び伸縮導電配線モジュールは、低い応力で伸縮変形させることができ、高い形状回復性を発現することが確認でき、さらに導電性に優れていることが確認できた。

【産業上の利用可能性】

【0135】

この伸縮性弾性体シートは、可撓性であって十分な伸縮性を有しつつ反復伸縮で伸縮性の低下を引き起こさず、優れた耐久性を有するので、伸縮が必要な、医療用サポーターなどの伸縮基材として、有用である。

【0136】

また、この伸縮性弾性体シートは、導電基材を有していたり、導電性ゴムで形成されていたりすると、伸縮性を有しつつ優れた導電性を示すので、伸縮性導電配線モジュールの配線材料として有用である。

【0137】

この伸縮性導電配線モジュールは、伸縮性配線を必要とするウェアラブルデバイスやフレキシブル基板等の可撓性デバイス、ロボット等に用いられる。

【符号の説明】

【0138】

１は伸縮性弾性体シート、１０はゴム弾性シート片、１０ａは長辺、１０ｂは短辺、１１ａ・１１ｂは端部、１２・１２ａ・・・１２ｆは切込スリット、１３・１３ａ・・・１３ｅは貫通スリット、１４・１４ａ・・・１４ｆは切込間連結部、１４_lineは切込間連結部列、１５・１５ａ・・・１５ｅは周縁連結部、１５_lineは周縁連結部列、２０は導電基材、２０Ａは可撓性導電層、２０Ｂは可撓性支持体、２１ａ・２１ｂは端部、２５・２５ａ・・・２５ｆは架橋ネック、２５_lineは架橋ネック列、２６・２６ａ・・・２６ｆは抜き間隙、２７・２７ａ・・・２７ｅは抜き穴、２８・２８ａ・・・２８ｅは抜き周縁部位、２９は貫通孔、３０はゴム弾性シート片、３１ａ・３１ｂは端部、３２・３２ａ・・・３２ｆは切込スリット、３３・３３ａ・・・３３ｅは貫通スリット、３４・３４ａ・・・３４ｆは切込間連結部、３４_lineは切込間連結部列、Ａは長手方向である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】