(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】2023-07-03
(45)【発行日】2023-07-11
(54)【発明の名称】伸縮性コンデンサ
(51)【国際特許分類】
G01B 7/16 20060101AFI20230704BHJP
A61B 5/113 20060101ALN20230704BHJP
【ＦＩ】
G01B7/16 C
A61B5/113
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2022045945
(22)【出願日】2022-03-22
(62)【分割の表示】P 2021045764の分割
【原出願日】2020-06-16
(65)【公開番号】P2022095700
(43)【公開日】2022-06-28
【審査請求日】2022-03-25
(73)【特許権者】
【識別番号】000003160
【氏名又は名称】東洋紡株式会社
(72)【発明者】
【氏名】森本 翔太
(72)【発明者】
【氏名】清水 祐輔
【審査官】續山 浩二
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１９８６２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１７４０５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０１６９１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１７４０８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１３６４０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０９６８７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０５４５９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／０３７８５５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１９－５０９１４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１９７０８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２１９２１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０４７２７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３６６０５７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－１４０５３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－１５８７３３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ ７／１６
Ａ６１Ｂ ５／１１３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
係合部、第一伸縮性カバー層、第一伸縮性導電層、伸縮性誘電体層、第二伸縮性導電層、および第二伸縮性カバー層をこの順に含む導電性積層体を含有し、前記導電性積層体は前記係合部において伸縮性基材と２点以上で着脱可能に係合し、前記係合部の脱離力が１N以上１０N以下であり、前記導電性積層体の２０％伸長時荷重が、前記伸縮性基材の２０％伸長荷重の５倍以上２０倍以下であることを特徴とする着脱式伸縮性コンデンサ。
【請求項2】
前記第一伸縮性カバー層および/または第二伸縮性カバー層と、ＩＩＩ型ポリエステル負荷布（（ＪＩＳ Ｌ １９３０（繊維製品の家庭洗濯試験方法）の附属書Ｈ に規定する）との平均摩擦係数が乾燥状態で０．１以上２以下であることを特徴とする請求項１に記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
【請求項3】
前記着脱式伸縮性コンデンサを長手方向に１５％伸長したときの静電容量の値と、長手方向に１７％伸長したときの静電容量の値の差が２．５ｐF以上５ｐF以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
【請求項4】
前記伸縮性基材の長手方向における伸長率が５％から２０％の範囲において、当該方向の前記伸縮性基材の伸長率に対する前記導電性積層体の伸長率が６０％から９５％の範囲であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
【請求項5】
前記伸縮性基材の長手方向に対して垂直方向における伸長率が５％から２０％の範囲において、当該方向の前記伸縮性基材の伸長率に対する前記導電性積層体の伸長率が０％から２０％の範囲であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
【請求項6】
前記着脱式伸縮性コンデンサは呼吸計測用である、請求項１から５のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はコンデンサ素子の引っ張り変形による静電容量変化から伸長歪みないし伸長変位を検出する脱着式伸縮性コンデンサ関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、変形可能な素子の変形による電気的特性変化から、変位、歪み、圧力などを検出するセンサ素子が知られている。例えば特許文献１には、エラストマー組成物からなるシート状の誘電層と、誘電層の表面及び裏面に一部が対向するよう形成された第１電極層及び第２電極層とを有し、誘電層の表裏面の面積が変化するように可逆的に変形するセンサ本体と、センサ本体に一体化された伸縮異方性を有する伸縮性を有する布生地を備えることを特徴とする静電容量型センサシートが提案されている。
【0003】
特許文献２には、伸縮可能なシート状の布帛と、この布帛の一方の面側において所定領域に積層される抵抗体を備えた歪みセンサとを備え、布帛が、所定領域の少なくとも一部において一方の面側の表層に歪みセンサの接着に寄与する繊維及び樹脂を含む複合層を有することを特徴とする歪みセンサ付き布帛が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１６－１９７０８７号公報
【文献】特開２０１５－０７８９６７号公報
【0005】
しかしながら、以上例示したセンサを、衣服型のセンシング装置に適用した場合、伸縮異方性を有する布生地で衣服を仕立てると、難伸長方向への体動が阻害されることが問題となった。また布帛と歪みセンサを、繊維と樹脂の複合層を有する形で接着すると、布帛の伸びが直接的に歪みセンサに伝わり、本来検知したい伸び方向以外の伸びを検知し、ノイズとなることが問題となった。またセンサ自体に想定以上の変形が生じた時、その変形を制御することができず、センサが損傷するといったことも問題となった。すなわち、衣服型のセンシング装置に適用した場合、従来の変形を検知する素子においては、体動の自由度と検出精度の両立が考慮されていなかったものと考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、衣服型のセンシング装置に適用した場合、自由な体動を確保しながら、本来検知したい変形を精度よく検出し、容易に着脱可能であるため、センサに想定以上の荷重がかかった場合においても、センサ損傷が発生しにくい着脱式伸縮性コンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
すなわち本発明は以下の構成を有する。
［１］第一伸縮性カバー層、第一伸縮性導電層、伸縮性誘電体層、第二伸縮性導電層、第二伸縮性カバー層をこの順に含む導電性積層体を含有し、前記導電性積層体は伸縮性基材と２点以上で着脱可能に係合し、前記係合部の脱離力が１N以上１０N以下であることを特徴とする着脱式伸縮性コンデンサ。
［２］前記第一伸縮性カバー層および/または第二伸縮性カバー層と、ＩＩＩ型ポリエステル負荷布（（ＪＩＳ Ｌ １９３０（繊維製品の家庭洗濯試験方法）の附属書Ｈ に規定する）との平均摩擦係数が乾燥状態で２以下であることを特徴とする［１］に記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
［３］前記導電性積層体の２０％伸長時荷重が、前記伸縮性基材の２０％伸長荷重の２０倍以下であることを特徴とする［１］または［２］に記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
［４］前記着脱式伸縮性コンデンサを長手方向に１５％伸長したときの静電容量の値と、長手方向に１７％伸長したときの静電容量の値の差が２．５ｐF以上であることを特徴とする［１］から［３］のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
［５］前記伸縮性基材の長手方向における伸長率が５％から２０％の範囲において、当該方向の前記伸縮性基材の伸長率に対する前記導電性積層体の伸長率が６０％から９５％の範囲であることを特徴とする［１］から［４］のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
［６］前記伸縮性基材の長手方向に対して垂直方向における伸長率が５％から２０％の範囲において、当該方向の前記伸縮性基材の伸長率に対する前記導電性積層体の伸長率が０％から２０％の範囲であることを特徴とする［１］から［５］のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
［７］第一伸縮性カバー層、第一伸縮性導電層、伸縮性誘電体層、第二伸縮性導電層、第二伸縮性カバー層をこの順に含む導電性積層体を含有し、前記導電性積層体は伸縮性基材と３点以上で着脱可能に係合し、前記導電性積層体は二次元的に変形し、前記導電性積層体の面積が１５％変化したときの静電容量の値と、１７％変化したときの静電容量の値の差が２．５ｐF以上であることを特徴とする[１]から[３]のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
［１］第一伸縮性カバー層、第一伸縮性導電層、伸縮性誘電体層、第二伸縮性導電層、第二伸縮性カバー層をこの順に含む導電性積層体を含有し、前記導電性積層体は伸縮性基材と２点以上で着脱可能に係合し、前記係合部の脱離力が１N以上１０N以下であることを特徴とする着脱式伸縮性コンデンサ。
［２］前記第一伸縮性カバー層および/または第二伸縮性カバー層と、ＩＩＩ型ポリエステル負荷布（（ＪＩＳ Ｌ １９３０（繊維製品の家庭洗濯試験方法）の附属書Ｈ に規定する）との平均摩擦係数が乾燥状態で２以下であることを特徴とする［１］に記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
［３］前記導電性積層体の２０％伸長時荷重が、前記伸縮性基材の２０％伸長荷重の２０倍以下であることを特徴とする［１］または［２］に記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
［４］前記着脱式伸縮性コンデンサを長手方向に１５％伸長したときの静電容量の値と、長手方向に１７％伸長したときの静電容量の値の差が２．５ｐF以上であることを特徴とする［１］から［３］のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
［５］前記伸縮性基材の長手方向における伸長率が５％から２０％の範囲において、当該方向の前記伸縮性基材の伸長率に対する前記導電性積層体の伸長率が６０％から９５％の範囲であることを特徴とする［１］から［４］のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
［６］前記伸縮性基材の長手方向に対して垂直方向における伸長率が５％から２０％の範囲において、当該方向の前記伸縮性基材の伸長率に対する前記導電性積層体の伸長率が０％から２０％の範囲であることを特徴とする［１］から［５］のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
［７］第一伸縮性カバー層、第一伸縮性導電層、伸縮性誘電体層、第二伸縮性導電層、第二伸縮性カバー層をこの順に含む導電性積層体を含有し、前記導電性積層体は伸縮性基材と３点以上で着脱可能に係合し、前記導電性積層体は二次元的に変形し、前記導電性積層体の面積が１５％変化したときの静電容量の値と、１７％変化したときの静電容量の値の差が２．５ｐF以上であることを特徴とする[１]から[３]のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
【発明の効果】
【0008】
本発明の着脱式伸縮性コンデンサは、導電性積層体と伸縮性基材が所定荷重以上で脱離するため、導電性積層体に想定以上の荷重がかかることがなく、過伸長によるセンサ損傷が発生しない。また伸縮性基材に顕著な伸縮異方性は必要ではないため、衣服型としたときに体動が妨げられることもなく、さらに伸縮性基材として使用できる素材も制限されることはない。さらに、センシングしたい方向以外の体動の影響をおさえながらも、センシングしたい方向の変形を精度よく検知することができ、体動の自由度と測定精度の両立が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略される。図１に示すように、着脱式伸縮性コンデンサ２２の導電性積層体１０は、第一伸縮性カバー層１２、第一伸縮性導電層１３、伸縮性誘電体層１４、第二伸縮性導電層１５、第二伸縮性カバー層１６をこの順に含むものである。前記構成は導電性積層体１０の一部に含んでいれば良い。導電性積層体１０は、さらに検出部１７、防水カバー層１９および係合部２０を有していることが好ましい。第一伸縮性導電層１３と第二伸縮性導電層１５はそれぞれ第一伸縮性カバー層１２を突き抜けて検出部１７と導通しており、第一伸縮性導電層１３に対応する検出部１７と、第二伸縮性導電層１５に対応する検出部１７はそれぞれ絶縁されている。第一伸縮性導電層１３および第二伸縮性導電層１５が突き抜けるための第一伸縮性カバー層１２のスルーホール１８は防水カバー層１９で封止されている。さらに図２に示すように、導電性積層体１０は、検出部１７とは反対面に位置する２か所以上の係合部２０にて、伸縮性基材１１に着脱可能に係合する。
【0011】
本発明における伸縮性基材１１とは、特に素材限定されず、ゴム、エラストマー、ナイロン、ポリエステル、ポリオレフィン、ウールなどであり、構造も特に限定されず、ニット構造を有する部材、織布構造を有する部材、組紐構造を有する部材、切り紙構造を有する部材、螺旋構造を有する部材、金属バネを併用したベルト部材、などを示す。
【0012】
本発明における伸縮性基材１１は、２０％伸張した際の応力は２０Ｎ以下である事が好ましい。身体に着用した際に違和感小さくなることから、２０％伸張した際の応力は１２Ｎ以下である事がより好ましく、さらに８Ｎ以下が好ましく、５Ｎ以下がなお好ましく、３Ｎ以下が、なおさらに好ましい。また、２０％伸張した際の応力の下限は０．１Ｎであることが好ましく、より好ましくは０．３Ｎである。応力を前記下限値以上とすることで、センシングウェアの身体へのフィッティングが良好となり、姿勢にかかわらず測定が安定し、センサ位置のずれなどの問題が生じない。
【0013】
本発明において導電性積層体１０と伸縮性基材１１の係合に使用する係合部材は、特に素材は限定されず、面ファスナ、ボタン類、マグネット、自着式テープ、ホットメルト接着剤、などを示すが、特に好ましくは面ファスナ、自着テープである。
【0014】
本発明における第一伸縮性カバー層１２および第二伸縮性カバー層１６（以下、第一伸縮性カバー層と第二伸縮性カバー層を合わせて、単に「伸縮性カバー層」ともいう。）は、伸縮性を有する樹脂材料すなわち高分子材料を含むものであることが好ましく、伸縮性を有する高分子材料（樹脂材料）からなるものであることがより好ましい。本発明に用いられる伸縮性カバー層は引張降伏伸度が７０％以上の伸縮性絶縁高分子により構成されていることが好ましい。引張降伏伸度は８５％以上であることが好ましく、１２０％以上である事がなお好ましく、１５０％以上である事がなお好ましい。上限は特に限定されないが、３００％以下であることが好ましく、より好ましくは２５０％以下である。
【0015】
本発明における引張降伏伸度とは、一般的な引張試験にて得られる、縦軸に加重（ないし強度）、横軸に歪み（ないし伸度あるいは伸び）をとったときの曲線（Ｓ－Ｓカーブ）において、加重の増加なしに伸びの増加が認められる最初の点、すなわち降伏点における伸度である。一般的に降伏点は弾性変形から塑性変形に推移をする境界を概略的に示す地点と捉えられている。
【0016】
前記伸縮性カバー層に用いられる高分子材料は柔軟性を有するものであることが好ましい。柔軟性を有する高分子材料としては、例えば、弾性率が、１～１０００ＭＰａの、エラストマー、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴムなどが挙げられる。ゴムとしては、ウレタンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴムや水素化ニトリルゴムなどのニトリル基含有ゴム、イソプレンゴム、硫化ゴム、スチレンゴム、スチレン－ブタジエンゴム、ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ化ビニリデンコポリマーなどが挙げられる。前記弾性率は２～４８０ＭＰａであることが好ましく、３～２４０ＭＰａであることがより好ましく、４～１２０ＭＰａであることがさらに好ましい。第一伸縮性カバー層と第二伸縮性カバー層の素材および構造は同一でも異なっていても良いが、工業的には同一であることが好ましい。
【0017】
本発明において好ましく用いられる柔軟性を有する高分子材料として、ポリエーテルポリオール、またはポリエステルポリオールをポリオール成分とし、ＨＤＩ系ポリイソシアネートをイソシアネート成分とするウレタンゴムを例示することができる。
本発明のウレタンゴムは、高い伸長率を有し、かつ、引張永久ひずみ及び残留ひずみが小さいため繰り返し変形させた際の信頼性に優れる伸縮性接着層となる。
本発明のウレタンゴムは、高い伸長率を有し、かつ、引張永久ひずみ及び残留ひずみが小さいため繰り返し変形させた際の信頼性に優れる伸縮性接着層となる。
【0018】
本発明における伸縮性カバー層においては、ホットメルト接着材を用いても良い。本発明に於けるホットメルト系接着材とは、軟化温度が３０℃～１５０℃程度の高分子材料を使用する事ができ、好ましくは、伸縮性誘電体層１４と同程度の伸縮性を有する柔軟性を備える高分子材料を使用することができる。このようなホットメルト接着剤としては、エチレン系共重合体、スチレン系ブロック共重合体、ポリウレタン系、アクリル系共重合体およびオレフィン系（共）重合体などをベースポリマーとしたものが使用できる。
【0019】
本発明では伸縮性カバー層として、軟化温度が４０℃～１２０℃のポリエステルウレタン樹脂、ポリエーテルウレタン樹脂などをシート状に加工したホットメルトシートを好ましく用いることができる。
【0020】
本発明における第一伸縮性導電層１３および第二伸縮性導電層１５（以下、第一伸縮性導電層１３および第二伸縮性導電層１５合わせて、単に「伸縮性導電層」ともいう。）は、非伸張時の比抵抗は３×１０-3Ωｃｍ以下で有ることが好ましい。１×１０-3Ωｃｍ以下であることがより好ましく、３×１０-4Ωｃｍ以下であることがさらに好ましく、１×１０-4Ωｃｍ以下であることが、なお好ましい。比抵抗がこの範囲以下であることで、導電層内の抵抗分布のばらつきが顕著にはならず、素子の時定数が小さいため応答性が良好となり、高周波特性やパルス応答性も良好となる。比抵抗の下限は原理的に用いられる導電材料に依存し、例えば、１×１０-６Ωｃｍ以上である。
【0021】
本発明に用いられる着脱式伸縮性コンデンサ２２の伸縮性導電層は１００％伸張時の比抵抗が非伸張時の１００倍以内であることが好ましく、さらに５０倍以内である事が好ましく、さらに３０倍以内である事が好ましく、１５倍以内である事がさらに好ましい。１００％伸張時の比抵抗がこの範囲以下であることで、導電層内の抵抗分布が顕著にはならず、素子の時定数が小さいため応答性が良好となり、高周波特性やパルス応答性も良好となる。比抵抗の下限は原理的に用いられる導電材料に依存し、例えば、１倍以上である。
【0022】
本発明に用いられる着脱式伸縮性コンデンサ２２の伸縮性導電層は、少なくとも金属粒子、引張弾性率が１ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下の柔軟性樹脂、から構成されるものであることが好ましい。また柔軟性樹脂の配合量は、金属粒子と柔軟性樹脂の合計に対して７～３５質量％であることが好ましく、より好ましくは１０～３０質量％である。前記伸縮性導電層は、金属粒子と柔軟性樹脂を混練混合し、フィルム状ないしシート状に成型することにより得ることができる。前記伸縮性導電層は、好ましくは金属粒子と柔軟性樹脂に溶剤などを加えて伸縮性導体形成用ペースト化、ないしスラリー化した状態を経て、塗布、乾燥によりシート状ないしフィルム状に加工することが出来る。また、ペースト化した後、印刷することにより所定の形状を与えることもできる。
【0023】
前記金属粒子は、導電性を有する金属粒子（以下、導電性粒子ともいう。）であることが好ましい。前記導電性粒子は、比抵抗が１×１０-1Ωｃｍ以下の物質からなるものであることが好ましく、より好ましくは１×１０-２Ωｃｍ以下の物質からなるものであることが好ましい。また、粒子径が１００μｍ以下の粒子であることが好ましく、５０μｍ以下の粒子であることがより好ましい。また１μm以上の粒子であることが好ましく、５μm以上の粒子であることがより好ましい。比抵抗が１×１０-1Ωｃｍ以下の物質としては、金属、合金、カーボン、ドーピングされた半導体、導電性高分子などを例示することができる。本発明で好ましく用いられる導電性粒子は銀、金、白金、パラジウム、銅、ニッケル、アルミニウム、亜鉛、鉛、錫などの金属、黄銅、青銅、白銅、半田などの合金粒子、銀被覆銅のようなハイブリッド粒、さらには金属メッキした高分子粒子、金属メッキしたガラス粒子、金属被覆したセラミック粒子などを用いることができる。
【0024】
本発明では導電性粒子として、フレーク状銀粒子ないし不定形凝集銀粉を主体に用いることが好ましい。なお、ここに主体に用いるとは導電性粒子の９０質量％以上用いることである。不定形凝集粉とは球状もしくは不定形状の１次粒子が３次元的に凝集したものである。不定形凝集粉およびフレーク状粉は球状粉などよりも比表面積が大きいことから低充填量でも導電性ネートワークを形成できるので好ましい。不定形凝集粉は単分散の形態ではないので、粒子同士が物理的に接触していることから導電性ネートワークを形成しやすいので、さらに好ましい。
【0025】
本発明における伸縮性導電層に用いられる柔軟性樹脂とは、例えば、弾性率が、１～１０００ＭＰａの、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴムなどが挙げられる。膜の伸縮性を発現させるためには、ウレタン樹脂ないしゴムが好ましい。ゴムとしては、ウレタンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴムや水素化ニトリルゴムなどのニトリル基含有ゴム、イソプレンゴム、硫化ゴム、スチレンゴム、スチレン－ブタジエンゴム、ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ化ビニリデンコポリマーなどが挙げられる。この中でも、ニトリル基含有ゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴムが好ましく、ニトリル基含有ゴムが特に好ましい。本発明で好ましい弾性率の範囲は２～４８０ＭＰａであり、さらに好ましく３～２４０ＭＰａ、なお好ましくは４～１２０ＭＰａの範囲である。
【0026】
本発明における伸縮性誘電体層は、伸縮性を有する樹脂材料すなわち高分子材料を含むものであることが好ましく、伸縮性を有する高分子材料（樹脂材料）からなるものであることがより好ましい。本発明に用いられる伸縮性誘電体層は引張降伏伸度が７０％以上の伸縮性絶縁高分子により構成されていることが好ましい。引張降伏伸度は８５％以上であることが好ましく、１２０％以上である事がなお好ましく、１５０％以上である事がなお好ましい。下限は特に限定されないが、３００％以下であることが好ましく、より好ましくは２５０％以下である。
【0027】
前記伸縮性誘電体層に用いられる高分子材料は柔軟性を有するものであることが好ましい。柔軟性を有する高分子材料としては、例えば、弾性率が、１～１０００ＭＰａの、エラストマー、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴムなどが挙げられる。ゴムとしては、ウレタンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴムや水素化ニトリルゴムなどのニトリル基含有ゴム、イソプレンゴム、硫化ゴム、スチレン－ブタジエンゴム、ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ化ビニリデンコポリマーなどが挙げられる。前記弾性率は２～４８０ＭＰａであることが好ましく、３～２４０ＭＰａであることがより好ましく、４～１２０ＭＰａであることがさらに好ましい。
【0028】
本発明の伸縮性誘電体層１４の平均厚さは、静電容量Ｃを大きくして検出感度の向上を図る観点、及び、測定対象物への追従性の向上を図る観点から、０．３～１０００μｍであることが好ましく、感度の点からは０．４～１００μｍの範囲が好ましく、さらに０．５～７０μｍが好ましく、さらに０．６～５０μｍの範囲が好ましい。
【0029】
本発明に用いられる伸縮性誘電体層１４の、無負荷時の比誘電率は２．２以上であることが好ましく、２．８以上がより好ましく、３．４以上がさらに好ましく、３．８以上がなお好ましい。比誘電率の上限は５００程度で有り、好ましくは１５０以下、さらに好ましくは８０以下である。本発明の目的からして、伸縮性誘電体層１４の比誘電率は高い方が好ましいが、一般に伸縮性を有する高分子材料は、柔軟鎖成分にアルキル基を有する事が多く、比較的低い比誘電率を有している。本発明では分子鎖に極性基を導入することにより比誘電率を高めることが好ましい。ニトリル基、ケトン基、エステル基、ハロゲン置換基、水酸基、カルボキシル基、ニトロ基、ハロゲン基などは、高分子の比誘電率を高めるために有効な官能基である。
【0030】
高い比誘電率を有するフィラー、好ましくはチタン酸塩などの無機フィラーを伸縮性誘電体層１４に添加することにより伸縮性誘電体層１４の比誘電率を高めることが可能である。前記無機フィラーの比誘電率は５未満であることが好ましい。伸縮性誘電体層１４が伸張、ないし圧縮された際に、伸縮性高分子部分への応力集中度合いを低くし、無機フィラーと樹脂界面に剥離を生じないことから、無機フィラーの比誘電率は４以下であることがより好ましく、さらに好ましくは３以下である。また、伸縮性誘電体層１４における前記無機フィラーの含有量は１０質量％以上であることが好ましく、より好ましくは２０質量％以上である。また８０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは７０質量％以下である。一方、当該伸縮性誘電体層１４における、比誘電率が５以上の無機フィラーの含有量は１０％質量以下であることが好ましい。比誘電率が５以上の無機フィラーの含有率は３質量％以下が好ましく、１質量％以下がなお好ましく、０．３質量％以下がなお好ましい。比誘電率が５以上の無機フィラーの含有量が多いと、伸縮性誘電体層１４が伸張、ないし圧縮された際に、伸縮性高分子部分への応力集中度合いが高くなり、フィラーと樹脂界面に剥離が生じてボイドが形成される等、耐久性に問題が生じる場合がある。また、伸縮性誘電体層１４に含まれる無機フィラーが多いと、伸縮性誘電体層１４のポアソン比が低くなり、伸張時の静電容量変化が小さくなり、センサーとして応用した場合の感度が低下することがある。
【0031】
本発明における導電性積層体１０と伸縮性基材１１の係合部２０の脱離力は１N以上１０N以下であることが必須であり、好ましくは２N以上８N以下、より好ましくは３N以上６N以下である。係合部２０の脱離力が１N以上であることで、少しの衝撃や動作で導電性積層体が伸縮性基材から脱離することなく、センシングすることができる。一方で、脱離力が１０N以下であることで、伸縮性基材が想定を上回って伸長した際、導電性積層体が脱離することなく追従して伸び、過伸長によって導電層に損傷が発生することを防ぐことができる。係合部は２点以上あれば良い。少しの衝撃や動作での脱離を防ぎやすくなることから、係合部は好ましくは３点以上であり、さらに好ましくは４点以上である。また上限は特に限定されないが、コスト面から２０点以下であることが好ましく、より好ましくは１０点以下であり、さらに好ましくは５点以下である。
【0032】
ここに脱離力とは、導電性積層体と伸縮性基材の係合部に対して、JIS Ｋ６８５４－２（１９９９）に定められている１８０度はく離を実施した場合に、図３に示すような最大試験力と定義する。導電性積層体と伸縮性基材の係合部において、導電性基材と伸縮性基材をそれぞれ引張試験機のチャックにセットし、１００ｍｍ／分でチャックを移動させ、最大試験力が得られるまで伸長し続ける。最大試験力が得られる前に、導電性積層体もしくは伸縮性基材が破断する場合、必要に応じてホットメルトシート、両面テープ、ガムテープなどで補強する。前記係合部の脱離力は各係合部すべての脱離力をいう。
【0033】
本発明における第一伸縮性カバー層１２および／または第二伸縮性カバー層１６は、ＩＩＩ型ポリエステル負荷布（（ＪＩＳ Ｌ １９３０（繊維製品の家庭洗濯試験方法）の附属書Ｈ に規定する）との平均摩擦係数が乾燥状態で２以下であることが好ましい。第一伸縮性カバー層１２は導電性積層体１０の最外層に位置するため、取り扱いしやすさを考慮した場合にべたつきが小さことが求められる。当該平均摩擦係数が２以下であるとべたつきが小さく取り扱いや保管が容易となることから、乾燥状態での平均摩擦係数は１．５以下であることがより好ましく、１以下であることがさらに好ましい。乾燥状態での平均摩擦係数は小さい方が好ましいため、下限は特に限定されないが、０．１以上であればべたつきを感じることはなく、０．２以上であっても差し支えない。第一伸縮性カバー層１２および第二伸縮性カバー層１６のいずれか一方の平均摩擦係数が前記範囲内であることが好ましく、両方が前記範囲内であることがさらに好ましい。
【0034】
ここにＩＩＩ型ポリエステル負荷布とは、ＪＩＳ Ｌ １９３０（２０１４）（繊維製品の家庭洗濯試験方法）の附属書Ｈに規定されているが、規定の重量となるように試料とともに洗濯機に加える補充布であり、ポリエステル１００％の編物である。
平均摩擦係数とは、２種類の試料を一定荷重で接触させた状態において、一方の試料を固定し、もう一方の試料を一定速度で一定距離動かしたときに、固定していた試料側に掛かった荷重の積分値から算出するものである。前記乾燥状態とは、温度２０℃湿度６５％RHの環境下で、各層の水分が２０質量％以下の状態であることが好ましく、より好ましくは１５質量％以下であり、さらに好ましくは１２質量％以下の状態である。
平均摩擦係数とは、２種類の試料を一定荷重で接触させた状態において、一方の試料を固定し、もう一方の試料を一定速度で一定距離動かしたときに、固定していた試料側に掛かった荷重の積分値から算出するものである。前記乾燥状態とは、温度２０℃湿度６５％RHの環境下で、各層の水分が２０質量％以下の状態であることが好ましく、より好ましくは１５質量％以下であり、さらに好ましくは１２質量％以下の状態である。
【0035】
本発明における導電性積層体１０の２０％伸長時荷重が、伸縮性基材１１の２０％伸長荷重の５倍以上２０倍以下であることが好ましい。より好ましくは６倍以上であり、さらに好ましくは７倍以上である。また１９倍以下であることがより好ましく、さらに好ましくは１８倍以下である。前記範囲内とすることで、衣服型において計測したい部分に着脱式伸縮性コンデンサ２０を配置した際、導電性積層体の収縮方向にかかる力を小さくすることができ、導電性積層体に相当する部分の着用違和感を抑えることができる。
【0036】
本発明における着脱式伸縮性コンデンサ２２を長手方向に１５％伸長したときの静電容量の値と、長手方向に１７％伸長したときの静電容量の値の差が２．５ｐF以上であることが好ましく、３ｐF以上がより好ましい。図４（a）および（b）に示すように、導電性積層体１０と伸縮性基材１１の係合部２０が２か所の場合、長手方向とは、係合部材の重心同士を結ぶ方向である。図４（ｃ）に示すように、導電性積層体１０と伸縮性基材１１の係合部２０が３か所以上で、導電性積層体１０が二次元的に変形する場合、導電性積層体１０の面積が１５％変化したときと、１７％変化したときの静電容量の値の変化が２．５ｐF以上であることが好ましい。静電容量値は測定する環境によってノイズの影響を受けやすいため、特に人体の呼吸などの微小変形を計測する場合、S/N比を高くすることが求められる。当該伸長率の範囲で静電容量値を２．５ｐＦ以上とすることで、微小変形による静電容量変化がノイズによる静電容量変化に埋もれることがない。そのためセンシング能力を維持することができる。静電容量の値の差の上限は特に限定されないが、１０倍以下であることが好ましく、より好ましくは８倍以下であり、特に好ましくは５倍以下である。
【0037】
本発明における伸縮性基材１１の長手方向における伸長率が５％から２０％の範囲において、当該方向の伸縮性基材１１の伸長率に対する導電性積層体１０の伸長率が６０％から９５％の範囲であることが好ましい。伸縮性基材１１に対する導電性積層体１０の伸長応答性が良好であり、変形をセンシングする性能も良好となることから、より好ましくは６５％以上であり、さらに好ましくは７０％以上である。また、伸縮性基材１１に対する導電性積層体１０の伸長応答性を向上しながら、人体の呼吸測定中における他の体動のように、本来望んでいない信号の検出を抑え、検出精度を良好とできることから、より好ましくは９０％以下であり、さらに好ましくは８５％以下である。
【0038】
本発明における伸縮性基材１１の長手方向に対して垂直方向における伸長率が５％から２０％の範囲において、当該方向の前記伸縮性基材１１の伸長率に対する前記導電性積層体１０の伸長率が０％から２０％の範囲であることが好ましい。上限のより好ましい範囲は１９％以下であり、さらに好ましくは１８％以下である。ノイズを検知しにくくなることから、伸長率は低い方が好ましく、下限は特に限定されないが、工業的には１％以上であれば良く、２％以上であっても差し支えない。前記範囲内とすることで、本来検出したい方向以外の変形の検知を抑え、測定精度が良好となる。例えば、人体の呼吸測定を用途とした場合、呼吸による胸部や腹部の変形のみを検出することができ、ノイズとなるその他の体動を検知することはない。
【0039】
本発明の着脱式伸縮性コンデンサ２２は、引っ張り変形による静電容量変化を生じるため、これを利用して、圧力、歪み、変位、変形度合いなどを検出することができる。着脱式伸縮コンデンサ２２を胸部や腹部に取り付けることで、胸腹部変位から呼吸を計測することが可能であり、また肘や膝などの関節部に取り付けることでモーションキャプチャーに適用することも可能である。さらに本発明における伸縮性コンデンサ２２は、導電性積層体１０と伸縮性基材１１が所定荷重以上で脱離するため、導電性積層体１０に想定以上の荷重がかかることがなく、過伸長によるセンサ損傷が発生しない。伸縮性基材１１と導電性積層体１０が分離して伸長するため、検出したい方向の伸び以外の影響を抑えることができる。さらにこの時、伸縮性基材に顕著な伸縮異方性は必要ではないため、衣服型としたときに体動が妨げられることもなく、体動の自由度と測定精度の両立が可能である。
【実施例】
【0040】
以下実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
＜弾性率＞
被測定試料を厚さ２０μｍから２００μｍの範囲の任意の厚さにてシート状に成形し、次いでＩＳＯ ５２７－２－１Ａにて規定されるダンベル型に打ち抜き、試験片とした。ＩＳＯ ５２７－１に規定された方法で引っ張り試験を行って、樹脂材料の応力－歪み線図を求め、常法により弾性率を算出した。
＜弾性率＞
被測定試料を厚さ２０μｍから２００μｍの範囲の任意の厚さにてシート状に成形し、次いでＩＳＯ ５２７－２－１Ａにて規定されるダンベル型に打ち抜き、試験片とした。ＩＳＯ ５２７－１に規定された方法で引っ張り試験を行って、樹脂材料の応力－歪み線図を求め、常法により弾性率を算出した。
【0041】
＜引張降伏伸度＞
被測定試料を厚さ２０μｍから２００μｍの範囲の任意の厚さにてシート状に成形し、次いでＩＳＯ ５２７－２－１Ａにて規定されるダンベル型に打ち抜き、試験片とした。ついで、引っ張り試験器を用いてＳ－Ｓカーブを求め、降伏点の伸度を引張降伏伸度とした。
被測定試料を厚さ２０μｍから２００μｍの範囲の任意の厚さにてシート状に成形し、次いでＩＳＯ ５２７－２－１Ａにて規定されるダンベル型に打ち抜き、試験片とした。ついで、引っ張り試験器を用いてＳ－Ｓカーブを求め、降伏点の伸度を引張降伏伸度とした。
【0042】
＜比抵抗率＞
導体シートの大きさが十分にある場合には、ＩＳＯ ５２７－２－１Ａにて規定されるダンベル型に打ち抜き、ダンベル型試験片の中央部にある幅１０ｍｍ、長さ８０ｍｍの部分を試験片として用いた。導体シートの成型が可能な場合には厚さ２００±２０μｍのシート状に加熱圧縮成形し、次いでＩＳＯ ５２７－２－１Ａにて規定されるダンベル型に打ち抜き、同様に試験片とした。導体シートの大きさが小さく、規定されたダンベル形を得られない場合には、採取可能な幅および長さの矩形を切り取り、試験片とし、測定を行った幅、厚さを用いて換算した。
試験片：幅１０ｍｍ、長さ８０ｍｍの部分の抵抗値［Ω］を、アジレントテクノロージ社製ミリオームメーターを用いて測定し、試験片の縦横比（１／８）を乗じてシート抵抗値「Ω□」を求めた。また、抵抗値［Ω］に断面積（幅１［ｃｍ］ｍｍ×厚さ[ｃｍ]）を乗じ、長さ（８ｃｍ）にて除して、比抵抗［Ωｃｍ］を求めた。
導体シートの大きさが十分にある場合には、ＩＳＯ ５２７－２－１Ａにて規定されるダンベル型に打ち抜き、ダンベル型試験片の中央部にある幅１０ｍｍ、長さ８０ｍｍの部分を試験片として用いた。導体シートの成型が可能な場合には厚さ２００±２０μｍのシート状に加熱圧縮成形し、次いでＩＳＯ ５２７－２－１Ａにて規定されるダンベル型に打ち抜き、同様に試験片とした。導体シートの大きさが小さく、規定されたダンベル形を得られない場合には、採取可能な幅および長さの矩形を切り取り、試験片とし、測定を行った幅、厚さを用いて換算した。
試験片：幅１０ｍｍ、長さ８０ｍｍの部分の抵抗値［Ω］を、アジレントテクノロージ社製ミリオームメーターを用いて測定し、試験片の縦横比（１／８）を乗じてシート抵抗値「Ω□」を求めた。また、抵抗値［Ω］に断面積（幅１［ｃｍ］ｍｍ×厚さ[ｃｍ]）を乗じ、長さ（８ｃｍ）にて除して、比抵抗［Ωｃｍ］を求めた。
【0043】
＜平均摩擦係数＞
ＩＩＩ型ポリエステル負荷布（（ＪＩＳ Ｌ １９３０（繊維製品の家庭洗濯試験方法）の附属書Ｈ に規定する）は幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍに切り取った。KES-SE（カトーテック社製）の試料台に被測定試料を設置し、摩擦子側にＩＩＩ型ポリエステル負荷布を貼り付けた状態で、被測定試料上に摩擦子に貼り付けたＩＩＩ型ポリエステル負荷布を接触させ、２５ｇｆの荷重をかけ、感度H、試料移動速度１ｍｍ／ｓにて３０ｍｍ移動させ、そのうち両端５ｍｍを除く２０ｍｍの測定結果から平均摩擦係数MMDを求めた。
ＩＩＩ型ポリエステル負荷布（（ＪＩＳ Ｌ １９３０（繊維製品の家庭洗濯試験方法）の附属書Ｈ に規定する）は幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍに切り取った。KES-SE（カトーテック社製）の試料台に被測定試料を設置し、摩擦子側にＩＩＩ型ポリエステル負荷布を貼り付けた状態で、被測定試料上に摩擦子に貼り付けたＩＩＩ型ポリエステル負荷布を接触させ、２５ｇｆの荷重をかけ、感度H、試料移動速度１ｍｍ／ｓにて３０ｍｍ移動させ、そのうち両端５ｍｍを除く２０ｍｍの測定結果から平均摩擦係数MMDを求めた。
【0044】
＜伸張荷重＞
導電性積層体、伸縮性基材を引張試験機にチャック間距離５０ｍｍで挟み、３００ｍｍ／分の速度でチャックを移動させ、６０ｍｍまで伸長したときの荷重を計測し、２０％伸長時荷重とした。試料によって、チャック間距離５０ｍｍが取れない場合、これにこだわる必要はない。その場合、可能な距離でチャックし、その距離に対して２０％伸長した時の荷重を２０％伸長時荷重とした。
導電性積層体、伸縮性基材を引張試験機にチャック間距離５０ｍｍで挟み、３００ｍｍ／分の速度でチャックを移動させ、６０ｍｍまで伸長したときの荷重を計測し、２０％伸長時荷重とした。試料によって、チャック間距離５０ｍｍが取れない場合、これにこだわる必要はない。その場合、可能な距離でチャックし、その距離に対して２０％伸長した時の荷重を２０％伸長時荷重とした。
【0045】
＜伸長率＞
着脱式伸縮性コンデンサの係合部より外側において、伸縮性基材を引張試験機のチャックに挟み、３００ｍｍ／分の速度でチャックを移動させた。チャック間距離に対して５％、２０％伸長したときの、導電性積層体の長さを計測し、未伸長時点の導電性積層体の長さに対する伸長率を求めた。
着脱式伸縮性コンデンサの係合部より外側において、伸縮性基材を引張試験機のチャックに挟み、３００ｍｍ／分の速度でチャックを移動させた。チャック間距離に対して５％、２０％伸長したときの、導電性積層体の長さを計測し、未伸長時点の導電性積層体の長さに対する伸長率を求めた。
【0046】
＜比抵抗＞
導体シートの大きさが十分にある場合には、ＩＳＯ ５２７－２－１Ａにて規定されるダンベル型に打ち抜き、ダンベル型試験片の中央部にある幅１０ｍｍ、長さ８０ｍｍの部分を試験片として用いた。導体シートの成型が可能な場合には厚さ２００±２０μｍのシート状に加熱圧縮成形し、次いでＩＳＯ ５２７－２－１Ａにて規定されるダンベル型に打ち抜き、同様に試験片とした。導体シートの大きさが小さく、規定されたダンベル形状を得られない場合には、採取可能な幅および長さの矩形を切り取り、試験片とし、測定を行った幅、厚さ、長さを用いて換算した。
試験片：幅１０ｍｍ、長さ８０ｍｍの部分の抵抗値［Ω］を、アジレントテクノロージ社製ミリオームメーターを用いて測定し、試験片の縦横比（１／８）を乗じてシート抵抗値「Ω□」を求めた。
また、抵抗値［Ω］に断面積（幅１［ｃｍ］ｍｍ×厚さ［ｃｍ］）を乗じ、長さ（８ｃｍ）にて除して、比抵抗［Ωｃｍ］を求めた。
導体シートの大きさが十分にある場合には、ＩＳＯ ５２７－２－１Ａにて規定されるダンベル型に打ち抜き、ダンベル型試験片の中央部にある幅１０ｍｍ、長さ８０ｍｍの部分を試験片として用いた。導体シートの成型が可能な場合には厚さ２００±２０μｍのシート状に加熱圧縮成形し、次いでＩＳＯ ５２７－２－１Ａにて規定されるダンベル型に打ち抜き、同様に試験片とした。導体シートの大きさが小さく、規定されたダンベル形状を得られない場合には、採取可能な幅および長さの矩形を切り取り、試験片とし、測定を行った幅、厚さ、長さを用いて換算した。
試験片：幅１０ｍｍ、長さ８０ｍｍの部分の抵抗値［Ω］を、アジレントテクノロージ社製ミリオームメーターを用いて測定し、試験片の縦横比（１／８）を乗じてシート抵抗値「Ω□」を求めた。
また、抵抗値［Ω］に断面積（幅１［ｃｍ］ｍｍ×厚さ［ｃｍ］）を乗じ、長さ（８ｃｍ）にて除して、比抵抗［Ωｃｍ］を求めた。
【0047】
＜比誘電率＞
空洞共振器摂動法（ネットワークアナライザー（アンリツ社製））により、温度２３℃、周波数１ＧＨｚの条件で伸縮性導体シートの比誘電率を測定した。
空洞共振器摂動法（ネットワークアナライザー（アンリツ社製））により、温度２３℃、周波数１ＧＨｚの条件で伸縮性導体シートの比誘電率を測定した。
【0048】
＜センシング＞
センシングは以下の評価基準により判定した。
◎：全伸縮動作のうち８０％以上を静電容量変化にて検出することができる。
○：全伸縮動作のうち６０％以上８０％未満を静電容量変化で検出することができる。
×：全伸縮動作のうち、静電容量変化で検出できたものが６０％未満である。
センシングは以下の評価基準により判定した。
◎：全伸縮動作のうち８０％以上を静電容量変化にて検出することができる。
○：全伸縮動作のうち６０％以上８０％未満を静電容量変化で検出することができる。
×：全伸縮動作のうち、静電容量変化で検出できたものが６０％未満である。
【0049】
＜装着違和感＞
装着違和感は以下の評価基準により判定した。
◎：締め付け感、突っ張り感について５段階の主観評価を実施し、違和感なしを５とした時の評価が４以上である。
○：締め付け感、突っ張り感について５段階の主観評価を実施し、違和感なしを５とした時の評価が３である。
×：締め付け感、突っ張り感について５段階の主観評価を実施し、違和感なしを５とした時の評価が２以下である。
装着違和感は以下の評価基準により判定した。
◎：締め付け感、突っ張り感について５段階の主観評価を実施し、違和感なしを５とした時の評価が４以上である。
○：締め付け感、突っ張り感について５段階の主観評価を実施し、違和感なしを５とした時の評価が３である。
×：締め付け感、突っ張り感について５段階の主観評価を実施し、違和感なしを５とした時の評価が２以下である。
【0050】
＜保管・取り扱い性＞
保管・取り扱い性は以下の評価基準により判定した。
◎：室温にて２本以上の着脱式伸縮性コンデンサを積層保管後もべたつき、および貼りつきが発生しない。
○：室温にて２本以上の着脱式伸縮性コンデンサを積層保管後、べたつきはあるものの、貼りつきは発生しない。
×：室温にて２本以上の着脱式伸縮性コンデンサを積層保管後、べたつき、および貼りつきが発生する。
保管・取り扱い性は以下の評価基準により判定した。
◎：室温にて２本以上の着脱式伸縮性コンデンサを積層保管後もべたつき、および貼りつきが発生しない。
○：室温にて２本以上の着脱式伸縮性コンデンサを積層保管後、べたつきはあるものの、貼りつきは発生しない。
×：室温にて２本以上の着脱式伸縮性コンデンサを積層保管後、べたつき、および貼りつきが発生する。
【0051】
＜センサ損傷＞
センサ損傷は以下の評価基準により判定した。
◎：５０％伸長時において、静電容量変化に異常が発生しない。
○：３０％以上５０％未満に伸長した際、伸長に対する静電容量変化の直線性が損なわれる。
×：１０％以上３０％未満に伸長した際、伸長に対する静電容量変化の直線性が損なわれる。
センサ損傷は以下の評価基準により判定した。
◎：５０％伸長時において、静電容量変化に異常が発生しない。
○：３０％以上５０％未満に伸長した際、伸長に対する静電容量変化の直線性が損なわれる。
×：１０％以上３０％未満に伸長した際、伸長に対する静電容量変化の直線性が損なわれる。
【0052】
［実施例１］
ニトリル量４０質量％、ムーニー粘度４６のニトリルブタジエンゴム１２質量部、イソホロン３０質量部、平均粒子径６μｍの微細フレーク状銀粉［福田金属箔粉工業社製 商品名Ａｇ－ＸＦ３０１］５８質量部、を均一に混合し、三本ロールミルにて分散することにより伸縮性導電層形成用ペーストＡＧ１を得た。得られた伸縮性導電層形成用ペーストＡＧ１を離型ＰＥＴフィルム状にスクリーン印刷法を用いて、塗布乾燥し、厚さ２２μｍの伸縮性導体シートを得た。
ニトリル量４０質量％、ムーニー粘度４６のニトリルブタジエンゴム１２質量部、イソホロン３０質量部、平均粒子径６μｍの微細フレーク状銀粉［福田金属箔粉工業社製 商品名Ａｇ－ＸＦ３０１］５８質量部、を均一に混合し、三本ロールミルにて分散することにより伸縮性導電層形成用ペーストＡＧ１を得た。得られた伸縮性導電層形成用ペーストＡＧ１を離型ＰＥＴフィルム状にスクリーン印刷法を用いて、塗布乾燥し、厚さ２２μｍの伸縮性導体シートを得た。
【0053】
得られた伸縮性導体シートを１０ｍｍ幅、２００ｍｍ長にカットし、長さ方向の抵抗値と厚さから比抵抗を求めた。結果、比抵抗は１．０×１０-4Ωｃｍであった。ついで、伸縮性導体シートの長さ方向の両端を引っ張り試験器のクリップに挟み、有効長を１６０ｍｍとして３２０ｍｍまで引っ張り、両端の抵抗値と、試験片の最狭部の幅、および、厚さを用いて１００％伸張時の比抵抗を算出した。結果、１００％伸張時の比抵抗は４８×１０-4Ωｃｍであった。
【0054】
ニトリル量４０質量％、ムーニー粘度４６のＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）３０質量部を、イソホロン４０質量部、に溶解させ、伸縮性誘電体層形成用ペーストＣＣ１を得た。
【0055】
ニトリル量４０質量％、ムーニー粘度４６のＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）３０質量部を、イソホロン４０質量部、に溶解させ、第一伸縮性カバー層形成用ペーストＣＣ２を得た。
【0056】
ニトリル量４０質量％、ムーニー粘度４６のＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）３０質量部を、イソホロン４０質量部、に溶解させ、第二伸縮性カバー層形成用ペーストＣＣ３を得た。
【0057】
離型ＰＥＴフィルム上にスクリーン印刷法を用いて、先に得られた第一伸縮性カバー層用ペーストＣＣ２を塗布乾燥し、幅３０ｍｍ長さ２００ｍｍ厚さ３５μｍの第一伸縮性カバー層を得た。次いで、第一伸縮性カバー層の上に、スクリーン印刷法を用いて伸縮性導電層形成用ペーストＡＧ１を塗布乾燥し、厚さ３０μｍの第一伸縮性導電層を得た。形状については、図５に示す通り、幅１０ｍｍ長さ１５０ｍｍの長方形部分と、１０ｍｍ四方の折れ曲がり部分を備える形状とした。次いで第一伸縮性導電層の上に、スクリーン印刷法を用いて伸縮性誘電体層形成用ペーストＣＣ１を塗布乾燥し、幅３０ｍｍ長さ２００ｍｍ厚さ３５μｍの伸縮性誘電体層を得た。次いで、伸縮性誘電体層の上に、スクリーン印刷法を用いて伸縮性導電層形成用ペーストＡＧ１を塗布乾燥し、厚さ３０μｍの第二伸縮性導電層を得た。形状は第一導電層と同じく、幅１０ｍｍ長さ１２０ｍｍの長方形部分と、１０ｍｍ四方の折れ曲がり部分を備え、長方形部分は第一導電層と厚み方向で重なり、折れ曲がり部分は第一導電層と厚み方向で重ならないようにした。次いで、第二伸縮性導電層の上に、スクリーン印刷法を用いて第二伸縮性カバー層形成用ペーストＣＣ３を塗布乾燥し、幅３０ｍｍ長さ２００ｍｍ厚さ３５μｍの第二伸縮性カバー層を得た。次に、第一伸縮性導電層と第二伸縮性導電層の折れ曲がり部分にそれぞれバネホックボタンを打ち込み、第二伸縮性カバー層の上からシグナルを検知できるような検出部を設けた。さらに第一伸縮性カバー層の両端に面ファスナの雄部材（２個）をホットメルト接着剤にて貼り付け、導電性積層体を得た。
【0058】
導電性積層体の第一伸縮性カバー層および第二伸縮性カバー層とＩＩＩ型ポリエステル負荷布（（ＪＩＳ Ｌ １９３０（繊維製品の家庭洗濯試験方法）の附属書Ｈ に規定する）との平均摩擦係数を計測し、表１に記載した。
【0059】
導電性積層体の第一伸縮性導電層および第二伸縮性導電層の長方形部分において引張試験を行い、チャック間距離５０ｍｍ、伸長率０％から２５％、伸長速度１０ｍｍ／ｓにて伸長したときの２０％伸長時の荷重を計測した。
【0060】
伸縮性基材として、ナイロン/ポリエステルからなるニット生地を選定し、これの引張試験を行った。伸縮性基材の２０％伸長時荷重に対する導電性積層体の２０％伸長時荷重を算出した結果を表１に記載した。さらに伸縮性基材において、導電性積層体の面ファスナ位置と対応する位置に雌の面ファスナを取り付けた。
【0061】
導電性積層体と伸縮性基材を面ファスナの位置で係合し、係合部の脱離力を測定し、表１に記載した。
【0062】
導電性積層体と伸縮性基材を面ファスナの位置で係合し、引張試験機にて伸長しながら、日置電機社製ＬＣＲハイテスターを用いて第一伸縮性導電層と第二伸縮性導電層それぞれに対応する検出部に、リード線を接続し、測定周波数１GHｚにて静電容量を測定した。導電性積層体の係合部から５ｍｍ外側の伸縮性基材のみをチャックし、チャック間距離２１０ｍｍ、伸長率０％から２５％、伸長速度１０ｍｍ／ｓにて伸長した際、伸長率１５％と１７％時点の静電容量値の差を求め、表１に記載した。この時の伸長方向は、係合部材の重心同士を結んだ方向である。
【0063】
導電性積層体と伸縮性基材を面ファスナの位置で係合し、引張試験機にて伸長しながら、伸縮性基材が５％、２０％伸長時の導電性積層体の伸長性基材に対する伸長率を求め、表１に記載した。この時、導電性積層体の係合部から５ｍｍ外側の伸縮性基材のみをチャックし、チャック間距離２１０ｍｍ、伸長率０％から２５％、伸長速度１０ｍｍ／ｓにて伸長した。この時の伸長方向は、係合部材の重心同士を結んだ方向である。
【0064】
導電性積層体と伸縮性基材を面ファスナの位置で係合し、引張試験機にて伸長しながら、伸縮性基材が５％、２０％伸長時の導電性積層体の伸長性基材に対する伸長率を求め、表１に記載した。この時、導電性積層体の係合部から５ｍｍ外側の伸縮性基材のみをチャックし、チャック間距離４０ｍｍ、伸長率０％から２５％、伸長速度１０ｍｍ／ｓにて伸長した。この時の伸長方向は、係合部材の重心同士を結んだ方向に対して垂直方向である。
【0065】
伸縮性基材にてコンプレッションタイプの衣服を作成し、胸部位置に導電性積層体を係合できるように雌の面ファスナを取り付けた。この衣類に導電性積層体を係合したものを、３０才の健康な男性に着用させ、ラジオ体操第一を行ったときの呼吸状態を計測した。呼吸状態は胸部周囲長変化を着脱式伸縮性コンデンサにて静電容量の変化としてとらえた。静電容量の検出には、導電性積層体に設置した検出部に小型の計測器を取り付け、計測結果を無線でandroid端末に送信、保存する形で計測した。結果、被験者は特に違和感を感じることなく運動を行い、ラジオ体操における体動がある中で、呼吸波形を正確に計測することができた。またその後着脱式伸縮性コンデンサを保管し、再度計測に使用する場合もべたつきなどが発生せず、取り扱い性も良好であった。
【0066】
［実施例２］
伸縮性カバー層としてウレタン樹脂を用い、導電性積層体と伸縮性基材の係合部にマグネットを用いたこと以外は、実施例１と同様に操作して着脱式伸縮性コンデンサを得た。各評価結果を表１に示す。
得られた着脱式伸縮性コンデンサをストレッチ素材を用いた半袖シャツの胸部に貼り付け、同様にセンシングウェアを得た。得られたセンシングウェアを３０才の健康な男性に着用させ、実施例１と同様の方法でラジオ体操第一を行ったときの呼吸状態を計測した。結果、被験者は特に違和感を感じることなく運動を行い、ラジオ体操における体動がある中で、呼吸波形を正確に計測することができた。またその後着脱式伸縮性コンデンサを保管し、再度計測に使用する場合もべたつきなどが発生せず、取り扱い性も良好であった。
伸縮性カバー層としてウレタン樹脂を用い、導電性積層体と伸縮性基材の係合部にマグネットを用いたこと以外は、実施例１と同様に操作して着脱式伸縮性コンデンサを得た。各評価結果を表１に示す。
得られた着脱式伸縮性コンデンサをストレッチ素材を用いた半袖シャツの胸部に貼り付け、同様にセンシングウェアを得た。得られたセンシングウェアを３０才の健康な男性に着用させ、実施例１と同様の方法でラジオ体操第一を行ったときの呼吸状態を計測した。結果、被験者は特に違和感を感じることなく運動を行い、ラジオ体操における体動がある中で、呼吸波形を正確に計測することができた。またその後着脱式伸縮性コンデンサを保管し、再度計測に使用する場合もべたつきなどが発生せず、取り扱い性も良好であった。
【0067】
［実施例３］
導電性積層体の形状以外は、実施例１と同様に操作して着脱式伸縮性コンデンサを得た。形状については、図６に詳細に示すが、第一伸縮性カバー層、伸縮性誘電体層、第二伸縮性カバー層は４０ｍｍ角の正方形の形状とした。第一伸縮性導電層と第二伸縮性導電層は２０ｍｍ角の正方形の形状部分が厚み方向に重なり、５ｍｍ角の突起部分は厚み方向に重ならない構成とした。各評価結果を表１に示す。
得られた着脱式伸縮性コンデンサをストレッチ素材のシャツの肘関節部に係合し、３０才の健康な男性に着用させラジオ体操第一をさせたときの腕の動きをセンシングした。結果、被験者は特に違和感を感じることなく、肘を曲げた時の角度を計測することができた。またその後着脱式伸縮性コンデンサを保管し、再度計測に使用する場合もべたつきなどが発生せず、取り扱い性も良好であった。
導電性積層体の形状以外は、実施例１と同様に操作して着脱式伸縮性コンデンサを得た。形状については、図６に詳細に示すが、第一伸縮性カバー層、伸縮性誘電体層、第二伸縮性カバー層は４０ｍｍ角の正方形の形状とした。第一伸縮性導電層と第二伸縮性導電層は２０ｍｍ角の正方形の形状部分が厚み方向に重なり、５ｍｍ角の突起部分は厚み方向に重ならない構成とした。各評価結果を表１に示す。
得られた着脱式伸縮性コンデンサをストレッチ素材のシャツの肘関節部に係合し、３０才の健康な男性に着用させラジオ体操第一をさせたときの腕の動きをセンシングした。結果、被験者は特に違和感を感じることなく、肘を曲げた時の角度を計測することができた。またその後着脱式伸縮性コンデンサを保管し、再度計測に使用する場合もべたつきなどが発生せず、取り扱い性も良好であった。
【0068】
［実施例４］
第一伸縮性カバー層に天然ゴムを用いた部分以外は、実施例１と同様に操作して着脱式伸縮性コンデンサを得た。各評価結果を表１に示す。
得られた着脱式伸縮性コンデンサをストレッチ素材を用いた半袖シャツの胸部に貼り付け、センシングウェアを得た。得られたセンシングウェアを３０才の健康な男性に着用させ、実施例１と同様の方法でラジオ体操第一を行ったときの呼吸状態を計測した。結果、被験者は着脱式伸縮性コンデンサ部分にやや違和感を覚えたものの概ね問題なく、呼吸波形の測定精度も概ね問題なかった。またその後着脱式伸縮性コンデンサを保管し、再度計測に使用した場合、カバー層にややべたつきがあったが、カバー層同士でくっつくなどの現象は発生せず、取り扱い性にも問題なかった。
第一伸縮性カバー層に天然ゴムを用いた部分以外は、実施例１と同様に操作して着脱式伸縮性コンデンサを得た。各評価結果を表１に示す。
得られた着脱式伸縮性コンデンサをストレッチ素材を用いた半袖シャツの胸部に貼り付け、センシングウェアを得た。得られたセンシングウェアを３０才の健康な男性に着用させ、実施例１と同様の方法でラジオ体操第一を行ったときの呼吸状態を計測した。結果、被験者は着脱式伸縮性コンデンサ部分にやや違和感を覚えたものの概ね問題なく、呼吸波形の測定精度も概ね問題なかった。またその後着脱式伸縮性コンデンサを保管し、再度計測に使用した場合、カバー層にややべたつきがあったが、カバー層同士でくっつくなどの現象は発生せず、取り扱い性にも問題なかった。
【0069】
［比較例１］
伸縮性誘電体層にアクリル樹脂を用いて、係合部材にはバネホックボタンを用いた部分以外は、実施例１と同様に操作して着脱式伸縮性コンデンサを得た。各評価結果を表１に示す。
得られた着脱式伸縮性コンデンサをストレッチ素材を用いた半袖シャツの胸部に貼り付け、センシングウェアを得た。得られたセンシングウェアを３０才の健康な男性に着用させ、トレッドミルを用いて１６ｋｍ／ｈにて奏功したときの呼吸状態を計測した。結果、呼吸波形はノイズとの区別ができず、正確なセンシングができなかった。またその後着脱式伸縮性コンデンサにて再度計測を試みたが、静電容量値が異常値となる傷傾向を示した。これは、導電性積層体と伸縮性基材の係合部の脱離力が高いため、導電性積層体に想定を超える力が加わっていたにもかかわらず、伸縮性基材からの脱離が起こらず、導電性積層体が過伸長となって起こった損傷であると考えられる。
伸縮性誘電体層にアクリル樹脂を用いて、係合部材にはバネホックボタンを用いた部分以外は、実施例１と同様に操作して着脱式伸縮性コンデンサを得た。各評価結果を表１に示す。
得られた着脱式伸縮性コンデンサをストレッチ素材を用いた半袖シャツの胸部に貼り付け、センシングウェアを得た。得られたセンシングウェアを３０才の健康な男性に着用させ、トレッドミルを用いて１６ｋｍ／ｈにて奏功したときの呼吸状態を計測した。結果、呼吸波形はノイズとの区別ができず、正確なセンシングができなかった。またその後着脱式伸縮性コンデンサにて再度計測を試みたが、静電容量値が異常値となる傷傾向を示した。これは、導電性積層体と伸縮性基材の係合部の脱離力が高いため、導電性積層体に想定を超える力が加わっていたにもかかわらず、伸縮性基材からの脱離が起こらず、導電性積層体が過伸長となって起こった損傷であると考えられる。
【0070】
［比較例２］
第一伸縮性カバー層にウレタン樹脂、第二伸縮性カバー層にアクリル樹脂を用いて、係合部材には磁力の弱いマグネットを用いた部分以外は、実施例１と同様に操作して着脱式伸縮性コンデンサを得た。各評価結果を表１に示す。
得られた着脱式伸縮性コンデンサをストレッチ素材を用いた半袖シャツの胸部に貼り付け、センシングウェアを得た。得られたセンシングウェアを３０才の健康な男性に着用させ、実施例１と同様の方法でラジオ体操第一を行ったときの呼吸状態を計測した。結果、呼吸波形はラジオ体操の体動の影響を受けて、一部の呼吸を検出できず、正確なセンシングができなかった。また導電性積層体と伸縮性基材の脱離力が低いため、ラジオ体操の途中で頻繁に脱離が起こり、計測の中断がたびたび発生した。
第一伸縮性カバー層にウレタン樹脂、第二伸縮性カバー層にアクリル樹脂を用いて、係合部材には磁力の弱いマグネットを用いた部分以外は、実施例１と同様に操作して着脱式伸縮性コンデンサを得た。各評価結果を表１に示す。
得られた着脱式伸縮性コンデンサをストレッチ素材を用いた半袖シャツの胸部に貼り付け、センシングウェアを得た。得られたセンシングウェアを３０才の健康な男性に着用させ、実施例１と同様の方法でラジオ体操第一を行ったときの呼吸状態を計測した。結果、呼吸波形はラジオ体操の体動の影響を受けて、一部の呼吸を検出できず、正確なセンシングができなかった。また導電性積層体と伸縮性基材の脱離力が低いため、ラジオ体操の途中で頻繁に脱離が起こり、計測の中断がたびたび発生した。
【0071】
【表1】
【産業上の利用可能性】
【0072】
以上述べてきたように、本発明の着脱式伸縮性コンデンサは、自由な体動を確保しながらも本来検知したい変形を精度よく検出し、センサに想定以上の荷重がかかった場合においても、センサ損傷が発生しにくいため、衣類等に取り付けるセンサ素子として有用である。
【符号の説明】
【0073】
１０．導電性積層体
１１．伸縮性基材
１２．第一伸縮性カバー層
１３．第一伸縮性導電層
１４．伸縮性誘電体層
１５．第二伸縮性導電層
１６．第二伸縮性カバー層
１７．検出部
１８．スルーホール
１９．防水カバー層
２０．係合部
２１．第一伸縮性導電層と第二伸縮性導電層が厚み方向に重なる部分
２２．脱着式伸縮性コンデンサ
１１．伸縮性基材
１２．第一伸縮性カバー層
１３．第一伸縮性導電層
１４．伸縮性誘電体層
１５．第二伸縮性導電層
１６．第二伸縮性カバー層
１７．検出部
１８．スルーホール
１９．防水カバー層
２０．係合部
２１．第一伸縮性導電層と第二伸縮性導電層が厚み方向に重なる部分
２２．脱着式伸縮性コンデンサ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】