JP7060847B2 - Elastic capacitors, deformation sensors, displacement sensors, respiratory state sensing methods and sensing wear - Google Patents

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Description

本発明は、伸縮特性を有するコンデンサに関し、伸縮により静電容量が変化するコンデンサであり、伸縮変形を静電容量の変化で読み取ることができるコンデンサに関し、さらに伸縮性コンデンサを利用した変形センサに関する。
さらに本発明は、静電容量変化を用いた変位センサーに関し、さらに人体胴体部の周長変化を測定して呼吸状態をセンシングする方法に関する。
さらに本発明は、自らの変形を静電容量変化として検出可能な伸縮性コンデンサを備えた衣服であり、被験者に着用させた状態で、衣服に備えた伸縮性コンデンサの静電容量変化により身体の形状変化、すなわち四肢の運動、体形、姿勢、呼吸、咀嚼、嚥下、脈動、胎動などを実質的に非侵襲にて検出することが可能なセンシングウェアに関する。The present invention relates to a capacitor having expansion and contraction characteristics, a capacitor whose capacitance changes due to expansion and contraction, a capacitor capable of reading expansion and contraction deformation by a change in capacitance, and a deformation sensor using an expansion and contraction capacitor.
Further, the present invention relates to a displacement sensor using a change in capacitance, and further relates to a method for sensing a respiratory state by measuring a change in the circumference of the human body.
Further, the present invention is a garment provided with an elastic capacitor that can detect its own deformation as a change in capacitance, and the body's body is affected by the change in capacitance of the elastic capacitor provided in the garment while being worn by a subject. It relates to sensing wear capable of detecting shape changes, that is, limb movements, body shapes, postures, breathing, chewing, swallowing, pulsations, fetal movements, etc. in a substantially non-invasive manner.

静電容量型センサとして、一対の電極層間の静電容量変化から測定対象物の凸凹形状等を検出する面圧分布センサや歪みゲージ等に用いられる物が知られている。 As a capacitance type sensor, a sensor used for a surface pressure distribution sensor, a strain gauge, or the like for detecting an uneven shape of an object to be measured from a change in capacitance between a pair of electrodes is known.

従来、面圧分布センサとして使用する静電容量型センサシートとして、例えば、エラストマー製の誘電層を二枚の導電層からなる電極で挟んだ積層構造を有し、面に垂直方向に加わる荷重により変化する誘電層の厚さを静電容量変化として捉える面圧分布センサが知られている。
特許文献１には、全方向に弾性変形可能な２枚のシート状誘電体が１枚の導電布を間に挟んで互いに重ね合わされると共に、両シート状誘電体の両面に２枚の導電布が配備され、前記２枚の導電布はグランド層であり、互いに電気的に接続され、前記２枚のシート状誘電体にはそれぞれ複数の貫通孔が形成され、一方のシート状誘電体に開設された貫通孔と他方のシート状誘電体に開設された貫通孔とは、互いに位置が食い違っている静電容量型圧力センサが開示されている。Conventionally, as a capacitance type sensor sheet used as a surface pressure distribution sensor, for example, it has a laminated structure in which a dielectric layer made of elastomer is sandwiched between electrodes composed of two conductive layers, and is subjected to a load applied in a direction perpendicular to the surface. A surface pressure distribution sensor that captures the changing thickness of the dielectric layer as a change in capacitance is known.
In Patent Document 1, two sheet-shaped dielectrics that can be elastically deformed in all directions are superposed on each other with one conductive cloth sandwiched between them, and two conductive cloths are placed on both sides of both sheet-shaped dielectrics. The two conductive cloths are a ground layer and are electrically connected to each other. A plurality of through holes are formed in each of the two sheet-shaped dielectrics, and the two sheet-shaped dielectrics are opened in one sheet-shaped dielectric. A capacitive pressure sensor is disclosed in which the through-holes formed and the through-holes formed in the other sheet-like dielectric have different positions from each other.

また、特許文献２には、伸縮性を有する布からなる誘電層と、エラストマーまたは樹脂からなり該誘電層の表側に積層され該誘電層と一体的に伸縮可能な表側被覆層と、該表側被覆層と該誘電層との間に介装され該表側被覆層と該誘電層とを接着し両層と一体的に伸縮可能な表側接着層と、エラストマーまたは樹脂からなり該誘電層の裏側に積層され該誘電層と一体的に伸縮可能な裏側被覆層と、該裏側被覆層と該誘電層との間に介装され該裏側被覆層と該誘電層とを接着し両層と一体的に伸縮可能な裏側接着層と、を有する誘電部材と、該誘電部材の該表側被覆層の表面に形成され該誘電部材と一体的に伸縮可能な表側電極と、該誘電部材の該裏側被覆層の裏面に形成され該誘電部材と一体的に伸縮可能な裏側電極と、表裏方向に対向する該表側電極と該裏側電極との間に形成されている検出部と、を備え、該検出部の静電容量変化に基づいて、加えられた荷重を検出することを特徴とする静電容量型センサが開示されている。 Further, Patent Document 2 describes a dielectric layer made of a stretchable cloth, a front side coating layer made of an elastomer or a resin, which is laminated on the front side of the dielectric layer and can be expanded and contracted integrally with the dielectric layer, and the front side coating. The front side adhesive layer, which is interposed between the layer and the dielectric layer and is capable of adhering the front side coating layer and the dielectric layer and can be expanded and contracted integrally with both layers, is composed of an elastomer or a resin and is laminated on the back side of the dielectric layer. The backside coating layer that can be expanded and contracted integrally with the dielectric layer, and the backside coating layer and the dielectric layer are interposed between the backside coating layer and the dielectric layer, and the backside coating layer and the dielectric layer are adhered to each other to expand and contract integrally with both layers. A dielectric member having a possible back-side adhesive layer, a front-side electrode formed on the surface of the front-side coating layer of the dielectric member and expandable and contractible integrally with the dielectric member, and a back surface of the back-side coating layer of the dielectric member. It is provided with a back side electrode formed in the shape of the dielectric member and expandable and contractably integrally with the dielectric member, and a detection unit formed between the front side electrode facing the front and back directions and the back side electrode. A capacitive sensor is disclosed that detects an applied load based on a change in capacitance.

さらに特許文献３には、エラストマー製の誘電膜と、該誘電膜を介して配置されている一対の電極と、を備えてなり、弾性的に曲げ変形可能であり、該一対の電極は、エラストマーと、該エラストマー中に配合され炭素材料からなる導電性フィラーと、を有し、該誘電膜の変形に応じて伸縮可能であり、該一対の電極は、該エラストマーと該導電性フィラーとを含むエラストマー組成物からなり、該エラストマー組成物の、該導電性フィラーの配合量と電気抵抗との関係を表すパーコレーションカーブにおいて、電気抵抗が低下して絶縁体－導電体転移が起こる第一変極点の該導電性フィラーの配合量（臨界体積分率：φｃ）が２５ｖｏｌ％以下であり、該一対の電極の少なくとも一方の表面には、該表面の弾性変形を拘束する拘束部材が配置されており、該一対の電極間の静電容量変化に基づいて変形を検出することを特徴とする静電容量型センサ、が開示されている。 Further, Patent Document 3 includes a dielectric film made of an elastomer and a pair of electrodes arranged via the dielectric film, and is elastically bendable and deformable. The pair of electrodes is an elastomer. And a conductive filler compounded in the elastomer and made of a carbon material, which can be expanded and contracted according to the deformation of the dielectric film, and the pair of electrodes includes the elastomer and the conductive filler. In the percoration curve which is composed of an elastomer composition and represents the relationship between the blending amount of the conductive filler and the electric resistance of the elastomer composition, the electric resistance is lowered and the insulator-conductor transition occurs at the first electrode electrode. The blending amount of the conductive filler (critical body integral ratio: φc) is 25 vol% or less, and a restraining member for restraining elastic deformation of the surface is arranged on at least one surface of the pair of electrodes. A capacitance type sensor, characterized in that deformation is detected based on a change in capacitance between the pair of electrodes, is disclosed.

これら、特許文献１～３に開示される静電容量型センサは、いずれも、面状の積層体構成を有し、面に垂直方向の変化、すなわち主として誘電層の厚さ変化を静電容量の変化として捉えるタイプのセンサである。これらのセンサは圧力ないし比較的小さな変位を検知するものであり、大変形を検知する目的では使用できない。 All of these capacitive sensors disclosed in Patent Documents 1 to 3 have a planar laminated structure, and electrostatic capacity changes in the direction perpendicular to the surface, that is, mainly changes in the thickness of the dielectric layer. It is a type of sensor that can be regarded as a change in. These sensors detect pressure or relatively small displacements and cannot be used for the purpose of detecting large deformations.

一方、特許文献４には、エラストマー組成物からなる誘電層と、前記誘電層の表面に積層された表側電極層と、前記誘電層の裏面に積層された裏側電極層とを備え、前記表側電極層と前記裏側電極層とは前記誘電層を挟んで少なくとも一部が対向しており、前記表側電極層と前記裏側電極層とが前記誘電層を挟んで対向している部分を検出部とする静電容量型センサシートであって、前記表側電極層及び前記裏側電極層は、カーボンナノチューブを含有する導電性組成物からなり、前記エラストマー組成物は、ポリエー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含有することを特徴とする静電容量型センサシート、が開示されており、該静電容量型センサシートは一軸引張りに耐えられる伸長率が１００％以上であることが示されている。 On the other hand, Patent Document 4 includes a dielectric layer made of an elastomer composition, a front electrode layer laminated on the surface of the dielectric layer, and a back electrode layer laminated on the back surface of the dielectric layer. At least a part of the layer and the back side electrode layer face each other with the dielectric layer interposed therebetween, and a portion where the front side electrode layer and the back side electrode layer face each other with the dielectric layer interposed therebetween is used as a detection unit. In the capacitance type sensor sheet, the front side electrode layer and the back side electrode layer are made of a conductive composition containing carbon nanotubes, and the elastomer composition contains a polyether polyol as a polyol component and is an HDI-based poly. A capacitive sensor sheet comprising a urethane rubber containing an isocyanate as an isocyanate component is disclosed, and the capacitive sensor sheet has an elongation rate of 100% or more that can withstand uniaxial tension. It is shown that.

すなわち、特許文献４に開示されている発明は、厚さ方向の変化では無く、面方向の変形を静電容量変化を用いて測定するタイプのセンサである。かかるセンサすなわち変形可能なコンデンサは、従来の厚さ方向変化を読むタイプのセンサの変形度合いが、事実上数％程度であったのに比較して、格段に大きな変形に対応することが可能であり、静電容量型センサとして、大変形、大変位を検知することが出来る点で、従来の静電容量型センサとは一線を画するものであると云える。 That is, the invention disclosed in Patent Document 4 is a type of sensor that measures deformation in the plane direction using capacitance change, not change in the thickness direction. Such a sensor, that is, a deformable capacitor, can cope with a significantly large deformation as compared with a conventional sensor of a type that reads a change in the thickness direction, in which the degree of deformation is practically about several percent. It can be said that the capacitance type sensor is different from the conventional capacitance type sensor in that it can detect a large deformation and a large displacement.

一方、睡眠時無呼吸症候群の診断目的で、睡眠中の呼吸状態をモニタリングする手法が種々提案されている。
特許文献５には呼吸運動を検出する手段として、伸縮性のベルトに取り付けたストレンゲージを胸部に巻き付けて測定する呼吸センサが開示されており、睡眠姿勢を検知するためのスイッチと合わせて、呼吸状態をモニタリングする方法が提案されている。
特許文献６には、少なくとも部分的に弾性を有するベルトに摺動自在に係合され、該ベルトから少なくとも間接的に加えられる力に応じて前記力の大きさを表わす電気信号を発生するトランスデューサを用いて呼吸状態をモニタリングする方法が提案されている。
特許文献７には、 左右の前身ごろの間が一定幅で離隔して前開き部分を有する胴衣と、この胴衣の左右の前身ごろに帯状の呼吸センサの両先端部を着脱自在に被着する被着部とを備えたことを特徴とする呼吸センサ装着衣が開示されている。
特許文献８においては、横臥している被験者の身体の下にエアマットを敷き、このエアマット内部の圧力変動から心拍数、呼吸数、いびき等を計測し、睡眠時無呼吸症候群の診断を行なう手法が開示されている。On the other hand, various methods for monitoring the respiratory state during sleep have been proposed for the purpose of diagnosing sleep apnea syndrome.
Patent Document 5 discloses a breathing sensor that measures by wrapping a strain gauge attached to an elastic belt around the chest as a means for detecting respiratory movement, and breathes in combination with a switch for detecting a sleeping posture. A method of monitoring the condition has been proposed.
Patent Document 6 describes a transducer that is slidably engaged with a belt having at least a partial elasticity and generates an electric signal indicating the magnitude of the force according to a force applied at least indirectly from the belt. A method of monitoring respiratory status using it has been proposed.
In Patent Document 7, a bodice having a front opening portion separated by a certain width between the left and right front parts and both tips of a band-shaped breathing sensor are detachably attached to the left and right front parts of the bodice. Disclosed is a breathing sensor wearing garment characterized by having an adherend.
In Patent Document 8, an air mattress is laid under the body of a lying subject, and the heart rate, respiratory rate, snoring, etc. are measured from the pressure fluctuation inside the air mattress to diagnose sleep apnea syndrome. It has been disclosed.

映像分野ではモーションキャプチャ技術が発展している。映画の特殊撮影などには光学的モーションキャプチャ技術が用いられている。光学的に身体の様子や表情の動きを捉えて、データ化し、ＣＧに反映させて仮想空間中で人体モデルなどを動かす手法は、映画などの製作手法として実用化されている。かかる手法には大がかりな装置が必要となる。
一方で、身体の形状変化、運動状態を検出するために、衣服に様々なセンサを組み込んで計測する試みが行われている。
特許文献９、特許文献１０には圧電センサを用いて関節角度を求める技術が開示されている。圧電素子の変形には強い力が必要であるために、関節角度の動きが大きい場合には身体が反力を感じてしまい、被験者に不快感を与えると共に、運動自体に制限を加えてしまうために適切なセンシングができない問題がある。
特許文献１１には電磁誘導式センサを用いて間接の曲げ角度を測定する方法が開示されているが、かかるセンサは外部磁界の影響を受けやすいとともに、得られる情報が運動の時間微分になるために、身体の変形状態を定常的にセンシングするには不向きである。Motion capture technology is developing in the video field. Optical motion capture technology is used for special shooting of movies. A method of optically capturing the state of the body and the movement of facial expressions, converting them into data, reflecting them in CG, and moving a human body model or the like in a virtual space has been put into practical use as a production method for movies and the like. Such a method requires a large-scale device.
On the other hand, in order to detect changes in the shape of the body and the state of movement, attempts have been made to incorporate various sensors into clothes for measurement.
Patent Document 9 and Patent Document 10 disclose a technique for obtaining a joint angle using a piezoelectric sensor. Since the deformation of the piezoelectric element requires a strong force, if the movement of the joint angle is large, the body feels a reaction force, which makes the subject uncomfortable and limits the movement itself. There is a problem that proper sensing cannot be performed.
Patent Document 11 discloses a method of measuring an indirect bending angle using an electromagnetic induction type sensor, because such a sensor is easily affected by an external magnetic field and the obtained information is the time derivative of motion. In addition, it is not suitable for constantly sensing the deformed state of the body.

特許文献１２には曲げ角度により静電容量が変化する屈曲コンデンサをセンサとして用いて関節角度をセンシングする方法が開示されている。しかしながら曲げ角度による静電容量変化は小さく、精度が確保が難しく、さらにかかるセンシング方法の場合には、センサの取り付け位置を屈曲位置に精度良く合わせる必要があるため、センシングウェアに適用した場合、被験者個人の体形に合わせてセンシングウェアを作製する必要が生じ、また同一被験者であってもセンシングウェアの着用状態がズレた場合にはセンシングが不安定になるなどの問題を有するものであった。 Patent Document 12 discloses a method of sensing a joint angle by using a bending capacitor whose capacitance changes depending on the bending angle as a sensor. However, the change in capacitance due to the bending angle is small, it is difficult to secure accuracy, and in the case of such a sensing method, it is necessary to accurately adjust the mounting position of the sensor to the bending position. It became necessary to manufacture the sensing wear according to the body shape of the individual, and even for the same subject, there was a problem that the sensing became unstable when the wearing state of the sensing wear was deviated.

特許第４１４１４２６号公報Japanese Patent No. 4141426 特許第５４８６２５８号公報Japanese Patent No. 5486258 特許第５４９６４４６号公報Japanese Patent No. 5494646 特開２０１５－２００５９２号公報JP-A-2015-250822 特開平７－７５６３１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-75631 特開平８－２９９３０６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-299306 特開１９９８－０９９２９９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 1998-09299 特開２０００－２７１１０３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-271103 特許第４８５５３７３号公報Japanese Patent No. 4855373 特許第４４２７６５５号公報Japanese Patent No. 4427655 特開平７－７５６３０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-75630 特開２０１５－２１７１２７号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-217127

かかる大変形の検知を行う静電容量センサは、誘電体だけで無く、誘電体を挟む電極部分、さらには構造によっては配線部分にも十分な変形余地が必要となる。誘電体としてエラスチックな高分子材料を用いれば、１００％程度の変形にも十分対応可能であるが、同程度の変形を与えた場合でも導電性を維持できる電極ないし配線材料は希である。
カーボンナノチューブを含有する導電性組成物を用いた技術も提案されているが、カーボンナノチューブ分散により得られる導電性は、カーボンフィラーを用いた導電性組成物と同程度で有り、一般的な金属電極と比較した場合、比抵抗で数千～数万倍の値でとなる。すなわち、カーボンナノチューブを含有する導電性組成物にて形成された電極は、電極面内に電気抵抗成分を有するため、コンデンサ自体を分布定数的に取り扱う必要が生じる。また、静電容量を含むインピーダンスを測定する際に抵抗成分を無視することが出来ないため、センサ出力の直線性が低い。さらにはカーボンナノチューブを含有する電極層と、一般的な金属配線との接続面にショットキー障壁が生じるため、特にセンサを低電圧駆動する場合に非線形応答となってしまい、センサとしての用途に制限が出るなど課題があった。The capacitance sensor that detects such a large deformation requires sufficient deformation not only in the dielectric but also in the electrode portion sandwiching the dielectric and, depending on the structure, the wiring portion. If an elastic polymer material is used as the dielectric, it can sufficiently cope with deformation of about 100%, but electrodes or wiring materials that can maintain conductivity even when the same degree of deformation is applied are rare.
A technique using a conductive composition containing carbon nanotubes has also been proposed, but the conductivity obtained by dispersing carbon nanotubes is about the same as that of a conductive composition using a carbon filler, and a general metal electrode is used. When compared with, the specific resistance is several thousand to tens of thousands times. That is, since the electrode formed of the conductive composition containing carbon nanotubes has an electric resistance component in the electrode surface, it is necessary to handle the capacitor itself as a distributed constant. Further, since the resistance component cannot be ignored when measuring the impedance including the capacitance, the linearity of the sensor output is low. Furthermore, a Schottky barrier is created on the connection surface between the electrode layer containing carbon nanotubes and general metal wiring, resulting in a non-linear response, especially when the sensor is driven at a low voltage, limiting its use as a sensor. There was a problem such as the appearance of.

身体の胴体周囲にベルト状の変位センサを配置して胴体の周長変化から呼吸センシングする方法は、ベルト状物が身体を拘束する感触があるため、被験者が違和感を強く感じ、自然な睡眠が得られにくい。また、かかるベルト状の変位センサは、姿勢によっては、呼吸による周長変化が周長検知部に伝わらず、正確なモニターができない場合が生じる。
寝台全体を圧力センサアレイにして、呼吸に伴う身体変化から生じる圧力変動を検出して呼吸状態をモニターする方法では、装置サイズが大きくなるため、高コストになり、また自然な寝心地を実現するために布団を厚くしたりすると検出精度が低下する。
これらの他、被験者の睡眠時の動画像を解析して呼吸状態をセンシングする方法が知られているが、撮影する方向により呼吸状態の検出が難しくなる場合が多く、さらに被験者に違和感を与えないためには暗い環境にて撮影する必要があり、解析に必要な品位の画像を得ることが困難な場合が多い。In the method of arranging a belt-shaped displacement sensor around the torso of the body and breathing sensing from the change in the circumference of the torso, the subject feels a strong sense of discomfort because the belt-like object has a feeling of restraining the body, and natural sleep occurs. Hard to get. Further, depending on the posture of the belt-shaped displacement sensor, the change in the perimeter due to respiration may not be transmitted to the perimeter detection unit, and accurate monitoring may not be possible.
The method of monitoring the respiratory condition by detecting the pressure fluctuation caused by the physical change caused by breathing by using the entire bed as a pressure sensor array increases the size of the device, which increases the cost and realizes a natural sleeping comfort. If the futon is made thicker, the detection accuracy will decrease.
In addition to these, a method of sensing the respiratory state by analyzing the moving image of the subject during sleep is known, but it is often difficult to detect the respiratory state depending on the shooting direction, and the subject does not feel uncomfortable. Therefore, it is necessary to take a picture in a dark environment, and it is often difficult to obtain an image of the quality required for analysis.

これらのセンサを衣服に統合すれば、生体情報のセンシングウェアとして用いることができる。生体情報センシングウェアには、着用が容易で有ること、多少体形が異なる被験者にたいしても適用が可能であること、また着用状態が多少ずれた場合にも安定的にセンシング可能なこと、なおかつ着用時に違和感を与えない自然な着用感が要求される。 If these sensors are integrated into clothing, they can be used as biometric information sensing wear. Biological information sensing wear is easy to wear, can be applied to subjects with slightly different body shapes, can be stably sensed even if the wearing condition is slightly different, and it feels uncomfortable when worn. A natural wearing feeling that does not give is required.

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、大変形にも耐える高い伸長率を有し、繰り返し変形させた際の信頼性にも優れ、変形量の測定においてヒステリシスが無く、広いレンジを有し、応答性の良い出力を得ることが出来る伸縮性コンデンサを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to have a high elongation rate that can withstand large deformation, excellent reliability when repeatedly deformed, and in measuring the amount of deformation. It is an object of the present invention to provide a stretchable capacitor which has no hysteresis, has a wide range, and can obtain a highly responsive output.

さらに本発明は、伸縮性コンデンサを用いた低負荷の変位センサを実現し、加えてそのセンサを用いて被験者に違和感を与えない呼吸センシング方法を提供することにある。
さらに本発明は伸縮性コンデンサをウェアに適用することにより着用者の身体の形状変化、すなわち四肢の運動、体形、姿勢、呼吸、咀嚼、嚥下、脈動、胎動などを検出することが可能なセンシングウェアを提供することを目的とする。Further, the present invention is to realize a low-load displacement sensor using an elastic capacitor, and to provide a respiratory sensing method using the sensor so as not to give a discomfort to a subject.
Further, the present invention is a sensing wear capable of detecting a change in the shape of the wearer's body, that is, limb movement, body shape, posture, respiration, mastication, swallowing, pulsation, fetal movement, etc. by applying an elastic condenser to the wear. The purpose is to provide.

すなわち本発明は、以下の構成である。
［１］ 伸縮性導体層、伸縮性誘電体層、伸縮性導体層の順で積層された層構成を少なくとも有するコンデンサであって、前記伸縮性導体層は金属粒子を含有する組成物であって、非伸張時の比抵抗が３×１０－３Ωｃｍ以下であり、かつ１００％伸張時の比抵抗が非伸張時の１００倍以内であることを特徴とする伸縮性コンデンサ。
［２］ 前記伸縮性誘電体層は、無負荷時の比誘電率が２．５以上であり、かつ比誘電率が５以上の無機フィラーを１０質量％以下の割合で含有していることを特徴とする［１］記載の伸縮性コンデンサ。
［３］ 前記伸縮性導体層は、金属粒子および、引張弾性率が１ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下の柔軟性樹脂を少なくとも含有する伸縮性導体組成物からなり、柔軟性樹脂の配合量が、金属粒子と柔軟性樹脂の合計に対して７～３５質量％であることを特徴とする［１］または［２］に記載の伸縮性コンデンサ。
［４］ 前記伸縮性誘電体層が、ホットメルト接着性を有することを特徴とする［１］から［３］のいずれかに記載の伸縮性コンデンサ。
［５］ 前記伸縮性誘電体層の、透湿度が４０００ｇ／ｍ２・２４ｈｒ以下であることを特徴とする［１］から［４］のいずれかに記載の伸縮性コンデンサ。
［６］ 前記伸縮性誘電体層の、絶縁破壊電圧は１．０ｋＶ以上であることを特徴とする［１］から［５］のいずれかに記載の伸縮性コンデンサ。
［７］ 前記伸縮性誘電体層が、少なくとも片面にホットメルト接着性のある層を有する多層構造であることを特徴とする［１］から［６］のいずれかに記載の伸縮性コンデンサ。
［８］ 面方向に１００％伸張させた場合の伸張回復率が９８％以上であることを特徴とする［１］から［７］のいずれかに記載の伸縮性コンデンサ。
［９］ 前記［１］から［８］のいずれかに記載の伸縮性コンデンサの伸縮性誘電体層の面方向を、測定対象の変形方向に向けて配置し、測定対象の伸縮変形に応じて変化する伸縮性コンデンサの静電容量変化を検知することによって、測定対象の変形を検知する変形センサ。
［１０］ 前記測定対象の伸縮変形に応じて変化する伸縮性コンデンサの静電容量変化が、主として伸縮性誘電体層の面方向への伸縮に伴う、伸縮性誘電体層の厚さ方向への伸縮による静電容量の変化であることを特徴とする請求項９に記載の変形センサ。That is, the present invention has the following configuration.
[1] A capacitor having at least a layer structure in which an elastic conductor layer, an elastic dielectric layer, and an elastic conductor layer are laminated in this order, and the elastic conductor layer is a composition containing metal particles. A stretchable capacitor characterized in that the specific resistance at the time of non-stretching is 3 × 10 -3 Ωcm or less, and the specific resistance at the time of 100% stretching is within 100 times that at the time of non-stretching.
[2] The stretchable dielectric layer contains an inorganic filler having a relative permittivity of 2.5 or more when no load is applied and an inorganic filler having a relative permittivity of 5 or more in a proportion of 10% by mass or less. The elastic capacitor according to [1], which is a feature.
[3] The stretchable conductor layer is composed of a stretchable conductor composition containing at least metal particles and a flexible resin having a tensile elastic modulus of 1 MPa or more and 1000 MPa or less, and the blending amount of the flexible resin is flexible with the metal particles. The elastic capacitor according to [1] or [2], which is 7 to 35% by mass with respect to the total amount of sex resins.
[4] The stretchable capacitor according to any one of [1] to [3], wherein the stretchable dielectric layer has hot melt adhesiveness.
[5] The stretchable capacitor according to any one of [1] to [4], wherein the stretchable dielectric layer has a moisture permeability of 4000 g / m2, 24 hr or less.
[6] The stretchable capacitor according to any one of [1] to [5], wherein the breakdown voltage of the stretchable dielectric layer is 1.0 kV or more.
[7] The stretchable capacitor according to any one of [1] to [6], wherein the stretchable dielectric layer has a multilayer structure having a layer having hot melt adhesiveness on at least one side thereof.
[8] The stretchable capacitor according to any one of [1] to [7], wherein the stretch recovery rate when stretched 100% in the plane direction is 98% or more.
[9] The surface direction of the stretchable dielectric layer of the stretchable capacitor according to any one of [1] to [8] is arranged toward the deformation direction of the measurement target, and the stretch deformation of the measurement target is adjusted. A deformation sensor that detects the deformation of the measurement target by detecting the change in the capacitance of the changing elastic capacitor.
[10] The change in the capacitance of the stretchable capacitor, which changes according to the stretch deformation of the measurement target, mainly accompanies the stretch in the plane direction of the stretchable dielectric layer, and the change in the thickness direction of the stretchable dielectric layer. The deformation sensor according to claim 9, wherein the capacitance is changed by expansion and contraction.

［１１］ 少なくとも、伸縮性の素材からなるベルト状基材と、ベルト状基材の伸縮に応じて変形可能な伸縮性コンデンサを備えた事を特徴とする変位センサ。
［１２］ 前記伸縮性コンデンサの変形がコンデンサの誘電体層の面方向への変形である事を特徴とする［１１］記載の変位センサ。
［１３］ 前記伸縮性コンデンサが、伸縮性導体層、伸縮性誘電体層、伸縮性導体層の順で積層された層構成を有するコンデンサであって、前記伸縮性導体層の比抵抗が１×１０ －３Ωｃｍ以下であり、前記伸縮性誘電体層が、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を特徴とする［１１］または［１２］に記載の変位センサ。
［１４］ 変位センサのベルト長さ方向への２０％伸長時の応力が２０Ｎ以下であることを特徴とする［１１］から［１３］のいずれかに記載の変位センサ。
［１５］ 前記ベルト状物の全長に対して、伸縮性コンデンサを備える部分が１０％以上１００％以下であることを特徴とする［１１］から［１４］のいずれかに記載の変位センサ。
［１６］ 前記［１１］～［１５］のいずれかに記載の変位センサを、人体の胴体周囲に配置し、胴体の周長変化を測定することにより呼吸状態を検知することを特徴とする呼吸状態のセンシング方法。[11] A displacement sensor characterized by having at least a belt-shaped base material made of a stretchable material and a stretchable capacitor that can be deformed according to the expansion and contraction of the belt-shaped base material.
[12] The displacement sensor according to [11], wherein the deformation of the elastic capacitor is a deformation of the dielectric layer of the capacitor in the surface direction.
[13] The stretchable capacitor is a capacitor having a layer structure in which a stretchable conductor layer, a stretchable dielectric layer, and a stretchable conductor layer are laminated in this order, and the specific resistance of the stretchable conductor layer is 1 ×. 10 -3The displacement sensor according to [11] or [12], wherein the stretchable dielectric layer is made of a stretchable insulating polymer having a tensile yield elongation of 70% or more, which is Ω cm or less.
[14] The displacement sensor according to any one of [11] to [13], wherein the stress at the time of 20% extension of the displacement sensor in the belt length direction is 20 N or less.
[15] The displacement sensor according to any one of [11] to [14], wherein the portion provided with the elastic capacitor is 10% or more and 100% or less with respect to the total length of the belt-shaped object.
[16] The displacement sensor according to any one of [11] to [15] is arranged around the body of the human body, and the breathing state is detected by measuring the change in the circumference of the body. State sensing method.

すなわち本発明は、以下の構成である。
［１７］ 伸縮性コンデンサ、伸縮性コンデンサと伸縮性コンデンサの静電容量を検出するデバイスとを接続するための電気配線を備えた事を特徴とするセンシングウェア。
［１８］ 前記伸縮性コンデンサが、伸縮性導体層、伸縮性誘電体層、伸縮性導体層の順で積層された層構成を有するコンデンサであって、前記伸縮性導体層の比抵抗が１×１０ －３Ωｃｍ以下であり、前記伸縮性誘電体層が、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を特徴とする［１７］に記載のセンシングウェア。
［１９］ 前記伸縮性コンデンサの変形が、ウェアの伸長方向となるように配置されていることを特徴とする［１７］または［１８］に記載のセンシングウェア。
［２０］ 前記伸縮性コンデンサの面方向への２０％伸長時の応力が１５Ｎ／ｃｍ以下であることを特徴とする［１７］から［１９］のいずれかに記載のセンシングウェア。
［２１］ 人体上半身用の衣服であり、少なくとも肘部分、上腕周囲、下腕周囲、肩部分、背面、胸部周囲、腹部周囲、脇腹部分のいずれかの個所に前記伸縮性コンデンサを配置した事を特徴とする［１７］から［２０］のいずれかに記載のセンシングウェア。
［２２］ 人体下半身用の衣服であり、少なくとも膝部分、足首部分、大腿部周囲、脛部周囲、股関節部分、腰部分のいずれかの個所に前記伸縮性コンデンサを配置した事を特徴とする［１７］から［２０］のいずれかに記載のセンシングウェア。
［２３］ 手袋形状であり、少なくとも手首、手指の各関節の一個所以上のいずれかの部分に前記伸縮性コンデンサを配置した事を特徴とする［１７］から［２０］のいずれかに記載のセンシングウェア。
［２４］ 靴下形状であり、少なくとも足首、足指の各関節の一個所以上のいずれかの部分に前記伸縮性コンデンサを配置した事を特徴とする［１７］から［２０］のいずれかに記載のセンシングウェア。 That is, the present invention has the following configuration.
[17] A sensing wear characterized by being provided with an elastic capacitor and electrical wiring for connecting a device for detecting the capacitance of the elastic capacitor and the elastic capacitor.
[18] The stretchable capacitor is a capacitor having a layer structure in which a stretchable conductor layer, a stretchable dielectric layer, and a stretchable conductor layer are laminated in this order, and the specific resistance of the stretchable conductor layer is 1 ×. 10 -3The sensing wear according to [17], wherein the stretchable dielectric layer is made of a stretchable insulating polymer having a tensile yield elongation of 70% or more, which is Ω cm or less.
[19] The sensing wear according to [17] or [18], wherein the deformation of the elastic capacitor is arranged so as to be in the extension direction of the wear.
[20] The sensing wear according to any one of [17] to [19], wherein the stress at 20% elongation in the plane direction of the elastic capacitor is 15 N / cm or less.
[21] It is a garment for the upper body of the human body, and the elastic condenser is arranged at least in any of the elbow part, the upper arm circumference, the lower arm circumference, the shoulder part, the back, the chest circumference, the abdomen circumference, and the flank part. The sensing wear according to any one of [17] to [20] as a feature.
[22] It is a garment for the lower half of the human body, and is characterized in that the elastic capacitor is arranged at least at any of the knee part, the ankle part, the thigh part, the shin part, the hip joint part, and the waist part. The sensing wear according to any one of [17] to [20].
[23] 6. Sensing wear.
[24] Described in any one of [17] to [20], which has a sock shape and is characterized in that the elastic capacitor is arranged at least at one of one or more of the ankle and toe joints. Sensing wear.

さらに本発明では、以下の構成を有する事が好ましい。
［３１］ 前記伸縮性誘電体層のポアソン比が２．８以上である事を特徴とする［１］～［８］のいずれかに記載の伸縮性コンデンサ。
［３２］ 前記［３１］に記載された伸縮性コンデンサの伸縮性誘電体層の面方向を、測定対象の変形方向に向けて配置し、測定対象の伸縮変形に応じて変化する伸縮性コンデンサの静電容量変化を検知することによって、測定対象の変形を検知する変形センサ。
［３３］ 前記測定対象が衣服の部分的伸縮であることを特長とする前記［９］、［１０］、［１１］のいずれかに記載の変形センサ。Further, in the present invention, it is preferable to have the following configuration.
[31] The stretchable capacitor according to any one of [1] to [8], wherein the stretchable dielectric layer has a Poisson's ratio of 2.8 or more.
[32] A stretchable capacitor in which the surface direction of the stretchable dielectric layer of the stretchable capacitor according to the above [31] is arranged toward the deformation direction of the measurement target, and the stretchable capacitor changes according to the stretchable deformation of the measurement target. A deformation sensor that detects the deformation of the measurement target by detecting the change in capacitance.
[33] The deformation sensor according to any one of the above [9], [10], and [11], wherein the measurement target is a partial expansion and contraction of clothes.

さらに本発明では、以下の構成を有する事が好ましい。
［３４］ 前記伸縮性誘電体層の、無負荷時の比誘電率が３．５以上であり、かつ比誘電率が５以上の無機フィラーの含有量が１０％質量以下であることを特徴とする［１２］～［１５］のいずれかに記載の変位センサ。
［３５］ 前記伸縮性導体層が、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、を含有する伸縮性導体組成物からなり、柔軟性樹脂の配合量が、導電粒子と柔軟性樹脂の合計に対して７～３５質量％であることを特徴とする［１２］～［１５］、［３４］のいずれかに記載の変位センサ。
［３６］ 前記伸縮性誘電体層が、ホットメルト接着性を有する材料を含む事を特徴とする［１２］～［１５］、［３４］、［３５］のいずれかに記載の変位センサ。
［３７］ 前記伸縮性誘電体層のポアソン比が０．２８以上である事を特徴とする［１２］～［１５］、［３４］～［３６］のいずれかに記載の変位センサ。
Further, in the present invention, it is preferable to have the following configuration.
[34] The stretchable dielectric layer is characterized in that the relative permittivity at no load is 3.5 or more, and the content of the inorganic filler having a relative permittivity of 5 or more is 10% by mass or less. The displacement sensor according to any one of [12] to [15].
[35] The stretchable conductor layer comprises a stretchable conductor composition containing at least metal particles and a flexible resin having a tensile elastic modulus of 1 MPa or more and 1000 MPa or less, and the blending amount of the flexible resin is flexible with the conductive particles. The displacement sensor according to any one of [12] to [15] and [34], which is 7 to 35% by mass with respect to the total amount of the sex resin.
[36] The displacement sensor according to any one of [12] to [15], [34], and [35], wherein the stretchable dielectric layer contains a material having hot melt adhesiveness.
[37] The displacement sensor according to any one of [12] to [15] and [34] to [36], wherein the stretchable dielectric layer has a Poisson's ratio of 0.28 or more.

本発明の伸縮性コンデンサは、平面方向に高い伸長率を有するため、従来知られていた静電容量型のセンサのように、コンデンサの厚さ方向の変形のみならず、平面方向への変形歪み量の測定に好適に使用することができる。 また、本発明の伸縮性コンデンサは、伸張回復率の良い誘電層を採用することにより、大きく変形させた後の永久ひずみが小さく、かつ繰り返し変形（伸縮）させても残留ひずみが発生しにくい構成となる。その結果、変形量と出力値（静電容量）との間のヒステリシスが小さく、応答性、対応性に優れ、繰り返し使用した際の信頼性（長期信頼性）に優れるものとなる。 Since the stretchable capacitor of the present invention has a high elongation rate in the plane direction, it not only deforms in the thickness direction of the capacitor but also deforms in the plane direction like a conventionally known capacitance type sensor. It can be suitably used for measuring the amount. Further, the stretchable capacitor of the present invention has a structure in which the permanent strain after being greatly deformed is small by adopting a dielectric layer having a good stretch recovery rate, and residual strain is unlikely to occur even if the capacitor is repeatedly deformed (stretched). It becomes. As a result, the hysteresis between the amount of deformation and the output value (capacitance) is small, the responsiveness and responsiveness are excellent, and the reliability (long-term reliability) when used repeatedly is excellent.

本発明の伸縮性コンデンサは低抵抗の伸縮性導体を電極に用いるために素子の耐久性が高く、また、素子が大型になった場合でも、素子内のインピーダンスが均一となるため、大面積素子においても均一な感度のセンサアレイを構成できる。
本発明の伸縮性コンデンサは、厚さを薄くすることが出来るため、結果として極軽量のセンサを構成することができる。さらに本発明の伸縮性コンデンサは伸張時の応力を低く抑えることが可能であるため、高感度で、なおかつ、測定対象に与える影響を小さくすることができる。具体的にはウェアラブルスマートデバイス、スマートアパレル、センシングウェアなどとして体表面の変形などを検知する目的で使用する場合にも、被験者に違和感を与えずに測定が可能となる。本発明を用いれば、従来はテレビカメラを含む大がかりな装置を必要としたモーションキャプチャのような被検体（人間、動物、ロボットなど）の動きのデータ化を、極めて小規模な装置で実現可能となる。The elastic capacitor of the present invention has high durability of the element because a low resistance elastic conductor is used for the electrode, and even if the element becomes large, the impedance in the element becomes uniform, so that it is a large area element. It is also possible to configure a sensor array with uniform sensitivity.
Since the elastic capacitor of the present invention can be reduced in thickness, an extremely lightweight sensor can be configured as a result. Further, since the stretchable capacitor of the present invention can suppress the stress at the time of stretching to a low level, it has high sensitivity and can reduce the influence on the measurement target. Specifically, even when used as a wearable smart device, smart apparel, sensing wear, etc. for the purpose of detecting deformation of the body surface, measurement can be performed without giving a sense of discomfort to the subject. By using the present invention, it is possible to realize data conversion of the movement of a subject (human, animal, robot, etc.) such as motion capture, which conventionally required a large-scale device including a TV camera, with an extremely small-scale device. Become.

本発明において、伸縮性コンデンサの面方向への伸縮変形に応じて変化する伸縮性コンデンサの静電容量変化は、主として伸縮性誘電体層の面方向への伸縮に伴う、伸縮性誘電体層の厚さ方向への変化による静電容量の変化である。かかる特性を発現させるためには伸縮性誘電体層に用いる材料のポアソン比が高い方が好ましい。本発明における伸縮性誘電体層のポアソン比は０．２８以上である事が好ましく、０．３８以上である事がなお好ましく、０．４８以上である事がさらに好ましい。ポアソン比を高めるには伸縮性誘電体層に配合される無機成分が少ない方が良い。
In the present invention, the change in capacitance of the elastic capacitor that changes according to the expansion and contraction deformation of the elastic capacitor in the surface direction is mainly caused by the expansion and contraction of the elastic dielectric layer in the surface direction of the elastic dielectric layer. It is a change in capacitance due to a change in the thickness direction. In order to exhibit such characteristics, it is preferable that the Poisson's ratio of the material used for the elastic dielectric layer is high. The Poisson's ratio of the stretchable dielectric layer in the present invention is preferably 0.28 or more, more preferably 0.38 or more, and even more preferably 0.48 or more. In order to increase the Poisson's ratio, it is better that the amount of inorganic components blended in the elastic dielectric layer is small.

図１は、本発明に用いられる伸縮性コンデンサの基本構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing a basic configuration of an elastic capacitor used in the present invention. 図２は、本発明に用いられる伸縮性コンデンサを作製する場合に用いるホットメルト層付きの伸縮性シートの構成図である。FIG. 2 is a block diagram of an elastic sheet with a hot melt layer used when the elastic capacitor used in the present invention is manufactured. 図３は、基材に伸縮性シートを重ね貼りすることにより伸縮性コンデンサを構成した一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing an example in which an elastic capacitor is configured by laminating an elastic sheet on a base material. 図４は、本発明に用いられる伸縮性コンデンサの構成を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing the configuration of the stretchable capacitor used in the present invention. 図５は、本発明に用いられる伸縮性コンデンサを印刷法を用いて作製する場合の工程概略図である。FIG. 5 is a schematic process diagram when the elastic capacitor used in the present invention is manufactured by a printing method. 図６は、本発明の伸張回復率を説明する概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the stretch recovery rate of the present invention. 図７は、本発明の伸縮性コンデンサを用いた変位センサーにより、呼吸による胸囲変化を測定した結果の一例である。FIG. 7 is an example of the result of measuring the change in chest circumference due to respiration by the displacement sensor using the elastic capacitor of the present invention. 図８は、本発明に用いられる伸縮性コンデンサを印刷転写法によって作製する場合の工程概略図である。FIG. 8 is a schematic process diagram when the elastic capacitor used in the present invention is manufactured by a print transfer method. 図９は、Ｓ－Ｓカーブならびに引張降伏伸度を説明する概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the SS curve and the tensile yield elongation.

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。図１に示すように本発明の伸縮性コンデンサは、基本構成として１．伸縮性導体層（表面電極）、２．伸縮性誘電体層、３．伸縮性導体層（背面電極）の３層を有する。実際の構成においては、各層を接着するための接着層が各基本構成層に挿入される場合がある。さらに最外層になる伸縮性導体層の外側に絶縁性の被覆層が設けられる場合がある。本発明の目的から自明であるように、接着層、被覆層についても十分な伸縮特性が要求される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the elastic capacitor of the present invention has the basic configuration of 1. Elastic conductor layer (surface electrode), 2. Elastic dielectric layer, 3. It has three layers of elastic conductor layer (back electrode). In an actual configuration, an adhesive layer for adhering each layer may be inserted into each basic constituent layer. Further, an insulating coating layer may be provided on the outside of the elastic conductor layer which is the outermost layer. As is obvious from the object of the present invention, the adhesive layer and the coating layer are also required to have sufficient expansion and contraction characteristics.

本発明における伸縮性導体層の非伸張時の比抵抗は３×１０－３Ωｃｍ以下で有ることが好ましく、１×１０－３Ωｃｍ以下であることが好ましく、３×１０－４Ωｃｍ以下であることが好ましく、１×１０－４Ωｃｍ以下であることが、なお好ましい。比抵抗がこの範囲を上回ると、導電層内の抵抗分布が顕著になり、素子の時定数が大きくなり応答性に問題が生じ、高周波特性や、パルス応答性が低下する場合がある。比抵抗の下限は原理的に用いられる導電材料に依存する。The non-stretchable specific resistance of the stretchable conductor layer in the present invention is preferably 3 × 10 -3 Ωcm or less, preferably 1 × 10 -3 Ωcm or less, and 3 × 10 -4 Ωcm or less. It is preferably 1 × 10 -4 Ωcm or less, and even more preferably. If the resistivity exceeds this range, the resistance distribution in the conductive layer becomes remarkable, the time constant of the device becomes large, a problem arises in responsiveness, and high frequency characteristics and pulse responsiveness may deteriorate. The lower limit of resistivity depends on the conductive material used in principle.

本発明における伸縮性導体層は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を上回ると、導電層内の抵抗分布が顕著になり、素子の時定数が大きくなり応答性に問題が生じ、高周波特性や、パルス応答性が低下する場合がある。比抵抗の下限は原理的に用いられる導電材料に依存する。なお、伸縮性導体を変形させた場合には、変形に伴う幾何学的な変化、すなわち、電流方向についての長さ、断面積の変化による抵抗値の変化は除外する。本発明における初期の比抵抗、並びに伸張時の比抵抗の範囲であれば、幾何学的変形による抵抗値の変化を加えても、十分に導電層内の抵抗分布を実効的に小さく保つことができる。 The elastic conductor layer in the present invention preferably has a specific resistance at 100% elongation of 100 times or less, more preferably 50 times or less, and further preferably 30 times or less, 15 times or less. It is more preferable that it is within twice. When the resistivity at 100% elongation exceeds this range, the resistance distribution in the conductive layer becomes remarkable, the time constant of the element becomes large, a problem arises in responsiveness, and the high frequency characteristics and pulse responsiveness deteriorate. There is. The lower limit of resistivity depends on the conductive material used in principle. When the stretchable conductor is deformed, the geometrical change due to the deformation, that is, the change in the resistance value due to the change in the length and the cross-sectional area in the current direction is excluded. Within the range of the initial resistivity in the present invention and the resistivity at the time of stretching, the resistance distribution in the conductive layer can be sufficiently kept small effectively even if the resistance value is changed due to geometric deformation. can.

本発明における伸縮性導体層は、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。また柔軟性樹脂の配合量は、導電粒子と柔軟性樹脂の合計に対して７～３５質量％である。
本発明における伸縮性導体層は、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。本発明の伸縮性導体層は、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。The elastic conductor layer in the present invention is composed of at least metal particles and a flexible resin having a tensile elastic modulus of 1 MPa or more and 1000 MPa or less. The blending amount of the flexible resin is 7 to 35% by mass with respect to the total of the conductive particles and the flexible resin.
The elastic conductor layer in the present invention can be obtained by kneading and mixing metal particles and a flexible resin and molding them into a film or a sheet. The stretchable conductor layer of the present invention is preferably processed into a sheet or film by coating and drying after being made into a paste or slurry for forming a stretchable conductor by adding a solvent or the like to metal particles and a flexible resin. Can be done. Further, it is also possible to give a predetermined shape by printing after making a paste.

本発明における金属粒子は導電性粒子として機能する。なお本発明においては導電性粒子は該金属粒子を含み、比抵抗が１×１０－１Ωｃｍ以下の物質からなり、粒子径が１００μｍ以下の粒子である。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。The metal particles in the present invention function as conductive particles. In the present invention, the conductive particles include the metal particles, are made of a substance having a specific resistance of 1 × 10 -1 Ωcm or less, and have a particle diameter of 100 μm or less. Examples of the substance having a specific resistance of 1 × 10 -1 Ωcm or less include metals, alloys, carbons, doped semiconductors, and conductive polymers. The conductive particles preferably used in the present invention include metals such as silver, gold, platinum, palladium, copper, nickel, aluminum, zinc, lead and tin, alloy particles such as brass, bronze, white copper and solder, and silver-coated copper. Hybrid grains, as well as metal-plated polymer particles, metal-plated glass particles, metal-coated ceramic particles, and the like can be used.

本発明では金属粒子として、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。 In the present invention, it is preferable to mainly use flake-shaped silver particles or amorphous aggregated silver powder as the metal particles. It should be noted that the term "used mainly" here means that 90% by mass or more of the conductive particles are used. The amorphous agglomerated powder is a three-dimensional aggregate of spherical or amorphous primary particles. Amorphous agglomerated powder and flake-shaped powder have a larger specific surface area than spherical powder and the like, and are preferable because they can form a conductive nate work even with a low filling amount. Since the amorphous agglomerated powder is not in the form of monodisperse, it is more preferable because the particles are in physical contact with each other and easily form a conductive nate work.

フレーク状粉の粒子径は特に限定されないが、動的光散乱法により測定した平均粒子径（５０％Ｄ）が０．５～２０μｍであるものが好ましい。より好ましくは３～１２μｍである。平均粒子径が１５μｍを超えると微細配線の形成が困難になり、スクリーン印刷などの場合は目詰まりが生じる。平均粒子径が０．５μｍ未満の場合、低充填では粒子間で接触できなくなり、導電性が悪化する場合がある。 The particle size of the flake-like powder is not particularly limited, but an average particle size (50% D) measured by a dynamic light scattering method is preferably 0.5 to 20 μm. More preferably, it is 3 to 12 μm. If the average particle size exceeds 15 μm, it becomes difficult to form fine wiring, and clogging occurs in the case of screen printing or the like. If the average particle size is less than 0.5 μm, the particles cannot be contacted with each other at low filling, and the conductivity may deteriorate.

不定形凝集粉の粒子径は特に限定されないが、光散乱法により測定した平均粒子径（５０％Ｄ）が１～２０μｍであるものが好ましい。より好ましくは３～１２μｍである。平均粒子径が２０μｍを超えると分散性が低下してペースト化が困難になる。平均粒子径が１μｍ未満の場合、凝集粉としての効果が失われ、低充填では良導電性を維持できなくなる場合がある。 The particle size of the amorphous agglomerated powder is not particularly limited, but the average particle size (50% D) measured by the light scattering method is preferably 1 to 20 μm. More preferably, it is 3 to 12 μm. If the average particle size exceeds 20 μm, the dispersibility deteriorates and it becomes difficult to make a paste. If the average particle size is less than 1 μm, the effect as agglomerated powder is lost, and good conductivity may not be maintained with low filling.

本発明では必要に応じて伸縮性導体層に非導電性粒子を配合しても良い。本発明における非導電性粒子とは、有機ないし無機の絶縁性物質からなる粒子である。本発明における非導電性粒子は印刷特性の改善、伸縮特性の改善、塗膜表面性の改善を目的に添加され、シリカ、酸化チタン、タルク、アルミナ、硫酸バリウム等の無機粒子、樹脂材料からなるマイクロゲル等を利用できる。 In the present invention, non-conductive particles may be added to the stretchable conductor layer, if necessary. The non-conductive particles in the present invention are particles made of an organic or inorganic insulating substance. The non-conductive particles in the present invention are added for the purpose of improving printing characteristics, stretching characteristics, and coating film surface properties, and are composed of inorganic particles such as silica, titanium oxide, talc, alumina, and barium sulfate, and a resin material. Microgels and the like can be used.

本発明における柔軟性樹脂とは、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－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。 Examples of the flexible resin in the present invention include thermoplastic resins, thermosetting resins, rubbers and the like having an elastic modulus of 1 to 1000 MPa. Urethane resin or rubber is preferable in order to develop the elasticity of the film. Examples of rubber include urethane rubber, acrylic rubber, silicone rubber, butadiene rubber, nitrile group-containing rubber such as nitrile rubber and hydride nitrile rubber, isoprene rubber, sulfide rubber, styrene-butadiene rubber, butyl rubber, chlorosulfonated polyethylene rubber, and ethylene. Examples thereof include propylene rubber and vinylidene fluoride copolymer. Among these, nitrile group-containing rubber, chloroprene rubber, and chlorosulfonated polyethylene rubber are preferable, and nitrile group-containing rubber is particularly preferable. The range of the elastic modulus preferable in the present invention is 2 to 480 MPa, more preferably 3 to 240 MPa, still more preferably 4 to 120 MPa.

ニトリル基を含有するゴムは、ニトリル基を含有するゴムやエラストマーであれば特に限定されないが、ニトリルゴムと水素化ニトリルゴムが好ましい。ニトリルゴムはブタジエンとアクリロニトリルの共重合体であり、結合アクリロニトリル量が多いと金属との親和性が増加するが、伸縮性に寄与するゴム弾性は逆に減少する。従って、アクリロニトリルブタジエン共重合体ゴム中の結合アクリロニトリル量は１８～５０質量％が好ましく、４０～５０質量％が特に好ましい。 The rubber containing a nitrile group is not particularly limited as long as it is a rubber containing a nitrile group or an elastomer, but nitrile rubber and hydride nitrile rubber are preferable. Nitrile rubber is a copolymer of butadiene and acrylonitrile, and when the amount of bonded acrylonitrile is large, the affinity with the metal increases, but the rubber elasticity that contributes to elasticity decreases. Therefore, the amount of bonded acrylonitrile in the acrylonitrile butadiene copolymer rubber is preferably 18 to 50% by mass, particularly preferably 40 to 50% by mass.

本発明における柔軟性樹脂の配合量は、導電粒子と、好ましくは加えられる非導電性粒子と柔軟性樹脂の合計に対して７～３５質量％であり、好ましくは９～２８質量％、さらに好ましくは１２～２０質量％である。 The blending amount of the flexible resin in the present invention is 7 to 35% by mass, preferably 9 to 28% by mass, more preferably 9 to 28% by mass, based on the total of the conductive particles, preferably the non-conductive particles and the flexible resin to be added. Is 12 to 20% by mass.

また、本発明における伸縮性導体形成用ペーストにはエポキシ樹脂を配合できる。本発明で好ましいエポキシ樹脂はビスフェノールＡ型エポキシ樹脂ないしはフェノールノボラック型エポキシ樹脂である。エポキシ樹脂を配合する場合、エポキシ樹脂の硬化剤を配合できる。硬化剤としては公知のアミン化合物、ポリアミン化合物などを用いればよい。硬化剤はエポキシ樹脂に対して５～５０質量％配合することが好ましく、１０～３０質量％がさらに好ましい。またエポキシ樹脂と硬化剤の配合量は、柔軟性樹脂を含めた全樹脂成分に対して３～４０質量％、好ましくは５～３０質量％、さらに好ましくは８～２４質量％である。 Further, an epoxy resin can be blended in the elastic conductor forming paste in the present invention. The preferable epoxy resin in the present invention is a bisphenol A type epoxy resin or a phenol novolac type epoxy resin. When an epoxy resin is blended, a curing agent for the epoxy resin can be blended. As the curing agent, known amine compounds, polyamine compounds and the like may be used. The curing agent is preferably blended in an amount of 5 to 50% by mass with respect to the epoxy resin, and more preferably 10 to 30% by mass. The blending amount of the epoxy resin and the curing agent is 3 to 40% by mass, preferably 5 to 30% by mass, and more preferably 8 to 24% by mass with respect to the total resin components including the flexible resin.

本発明における伸縮性導体形成用ペーストは、溶剤を含有する。本発明における溶剤は、水または有機溶剤である。溶剤の含有量は、ペーストに求められる粘性によって適宜調査されるべきであるため、特に限定はされないが、概ね導電性粒子と柔軟性樹脂の合計質量を１００した場合に３０～８０質量比が好ましい
本発明に使用される有機溶剤は、沸点が１００℃以上、３００℃未満であることが好ましく、より好ましくは沸点が１３０℃以上、２８０℃未満である。有機溶剤の沸点が低すぎると、ペースト製造工程やペースト使用に際に溶剤が揮発し、導電性ペーストを構成する成分比が変化しやすい懸念がある。一方で、有機溶剤の沸点が高すぎると、乾燥硬化塗膜中の残溶剤量が多くなり、塗膜の信頼性低下を引き起こす懸念がある。The stretchable conductor forming paste in the present invention contains a solvent. The solvent in the present invention is water or an organic solvent. The content of the solvent should be appropriately investigated depending on the viscosity required for the paste, and is not particularly limited, but is generally preferably a mass ratio of 30 to 80 when the total mass of the conductive particles and the flexible resin is 100. The organic solvent used in the present invention preferably has a boiling point of 100 ° C. or higher and lower than 300 ° C., more preferably 130 ° C. or higher and lower than 280 ° C. If the boiling point of the organic solvent is too low, the solvent may volatilize during the paste manufacturing process or when the paste is used, and the component ratio constituting the conductive paste may change easily. On the other hand, if the boiling point of the organic solvent is too high, the amount of residual solvent in the dry-cured coating film increases, which may cause a decrease in the reliability of the coating film.

本発明における有機溶剤としては、シクロヘキサノン、トルエン、キシレン、イソホロン、γ－ブチロラクトン、ベンジルアルコール、エクソン化学製のソルベッソ１００，１５０，２００、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ターピオネール、ブチルグリコールアセテート、ジアミルベンゼン、トリアミルベンゼン、ｎ－ドデカノール、ジエチレングリコール、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノアセテート、トリエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコール、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコール、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、２，２，４－トリメチル－１，３－ペンタンジオールモノイソブチレートなどが挙げられる。また、石油系炭化水素類としては、新日本石油社製のＡＦソルベント４号（沸点：２４０～２６５℃）、５号（沸点：２７５～３０６℃）、６号（沸点：２９６～３１７℃）、７号（沸点：２５９～２８２℃）、および０号ソルベントＨ（沸点：２４５～２６５℃）なども挙げられ、必要に応じてそれらの２種以上が含まれてもよい。このような有機溶剤は、伸縮性導体形成用ペーストが印刷などに適した粘度となるように適宜含有される。 Examples of the organic solvent in the present invention include cyclohexanone, toluene, xylene, isophorone, γ-butyrolactone, benzyl alcohol, Solbesso 100, 150, 200 manufactured by Exxon Chemical, propylene glycol monomethyl ether acetate, tarpionel, butyl glycol acetate, and diamylbenzene. , Triamylbenzene, n-dodecanol, diethylene glycol, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol monoacetate, triethylene glycol diacetate, triethylene glycol, triethylene glycol Monomethyl Ether, Triethylene Glycol Monoethyl Ether, Triethylene Glycol Monobutyl Ether, Tetraethylene Glycol, Tetraethylene Glycol Monobutyl Ether, Tripropylene Glycol, Tripropylene Glycol Monomethyl Ether, 2,2,4-trimethyl-1,3-Pentanediol Examples include monoisobutyrate. As petroleum-based hydrocarbons, AF solvent No. 4 (boiling point: 240 to 265 ° C), No. 5 (boiling point: 275 to 306 ° C), No. 6 (boiling point: 296 to 317 ° C) manufactured by Nippon Oil Co., Ltd. , No. 7 (boiling point: 259 to 282 ° C.), No. 0 solvent H (boiling point: 245 to 265 ° C.), and the like, and two or more of them may be contained if necessary. Such an organic solvent is appropriately contained so that the stretchable conductor forming paste has a viscosity suitable for printing and the like.

本発明における伸縮性導体形成用ペーストは、材料である導電性粒子、硫酸バリウム粒子、伸縮性樹脂、溶剤をディゾルバー、三本ロールミル、自公転型混合機、アトライター、ボールミル、サンドミルなどの分散機により混合分散することにより得ることができる。The paste for forming a stretchable conductor in the present invention is a disperser of conductive particles, barium sulfate particles, stretchable resin, solvent such as a dissolver, a three-roll mill, a self-revolving mixer, an attritor, a ball mill, and a sand mill. It can be obtained by mixing and dispersing with.

本発明における伸縮性導体形成用ペーストには、発明の内容を損なわない範囲で、印刷適性の付与、色調の調整、レベリング、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの公知の有機、無機の添加剤を配合することができる。 The paste for forming an elastic conductor in the present invention contains known organic and inorganic additives such as imparting printability, adjusting color tone, leveling, antioxidant, and ultraviolet absorber, as long as the contents of the invention are not impaired. Can be blended.

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からなる。柔軟性を有する高分子材料としては、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。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－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１．２～４２０ＭＰａであり、さらに好ましく１．４～２１０ＭＰａ、なお好ましくは１．５～１５０ＭＰａの範囲である。 The stretchable dielectric layer in the present invention is made of a stretchable resin material, that is, a polymer material. Examples of the flexible polymer material include elastomers, thermoplastic resins, thermosetting resins, rubbers and the like having an elastic modulus of 1 to 1000 MPa. Urethane resin or rubber is preferable in order to develop the elasticity of the film. Examples of rubber include urethane rubber, acrylic rubber, silicone rubber, butadiene rubber, nitrile group-containing rubber such as nitrile rubber and hydride nitrile rubber, isoprene rubber, sulfide rubber, styrene-butadiene rubber, butyl rubber, chlorosulfonated polyethylene rubber, and ethylene. Examples thereof include propylene rubber and vinylidene fluoride copolymer. Among these, nitrile group-containing rubber, chloroprene rubber, and chlorosulfonated polyethylene rubber are preferable, and nitrile group-containing rubber is particularly preferable. The range of the elastic modulus preferable in the present invention is 1.2 to 420 MPa, more preferably 1.4 to 210 MPa, still more preferably 1.5 to 150 MPa.

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。
本発明におけるウレタンゴムは、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誘電体層となる。Examples of the flexible polymer material preferably used in the present invention include urethane rubber containing a polyether polyol or a polyester polyol as a polyol component and an HDI-based polyisocyanate as an isocyanate component.
The urethane rubber in the present invention has a high elongation rate and has a small tensile permanent strain and a small residual strain, so that it is a stretchable dielectric layer having excellent reliability when repeatedly deformed.

本発明におけるポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレントリオール、ポリプロピレンテトラオール、ポリテトラメチレングリコール、ポリテトラメチレントリオール、これらを合成するための環状エーテル等のモノマー材料を共重合させて得た共重合体等のポリアルキレングリコール、これらに側鎖を導入したり分岐構造を導入したりした誘導体、変性体、さらにはこれらの混合物等が挙げられる。これらのなかでは、ポリテトラメチレングリコールが好ましい。その理由は、機械的特性が優れるためである。 As the polyether polyol in the present invention, for example, a monomer material such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polypropylene triol, polypropylene tetraol, polytetramethylene glycol, polytetramethylenetriol, and a cyclic ether for synthesizing these is copolymerized. Examples thereof include polyalkylene glycols such as copolymers thus obtained, derivatives into which side chains are introduced or branched structures are introduced, modified products, and mixtures thereof. Of these, polytetramethylene glycol is preferred. The reason is that it has excellent mechanical properties.

上記ポリエーテルポリオールとしては、市販品を使用することもできる。市販品の具体例としては、例えば、ＰＴＧ－２０００ＳＮ（保土谷化学工業社製）、ポリプロピレングリコール、プレミノールＳ３００３（旭硝子社製）、パンデックスＧＣＢ－４１（ＤＩＣ社製）等が挙げられる。 As the above-mentioned polyether polyol, a commercially available product can also be used. Specific examples of commercially available products include PTG-2000SN (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.), polypropylene glycol, Preminol S3003 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Pandex GCB-41 (manufactured by DIC Corporation), and the like.

本発明におけるポリエステルポリオールとしては芳香族計ポリエステルポリオール、芳香族／脂肪族共重合ポリエステルポリオール、脂肪族ポリエステルポリオール、脂環族ポリエステルポリオールを用いることができる。本発明におけるポリエステルポリオールとしては、飽和型、不飽和型、いずれを用いてもかまわない。 As the polyester polyol in the present invention, an aromatic total polyester polyol, an aromatic / aliphatic copolymerized polyester polyol, an aliphatic polyester polyol, and an alicyclic polyester polyol can be used. As the polyester polyol in the present invention, either a saturated type or an unsaturated type may be used.

本発明におけるＨＤＩ系ポリイソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）又はその変性体であり、分子内に複数のイソシアネート基を有する化合物である。 The HDI-based polyisocyanate in the present invention is hexamethylene diisocyanate (HDI) or a modified product thereof, and is a compound having a plurality of isocyanate groups in the molecule.

本発明におけるウレタンゴムは、上記ポリオール成分及び上記イソシアネート成分以外に、更に必要に応じて、鎖延長剤、架橋剤、触媒、加硫促進剤等を含有する混合物を反応させて得られたものでも良い。本発明では硫黄不含型の架橋剤の使用が好ましい。また、本発明における柔軟性を有する高分子材料には可塑剤、酸化防止剤、老化防止剤、着色剤等の添加剤、誘電フィラー等を含有してもよい。
本発明における誘電体層の平均厚さは、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０．３～２０μｍの範囲が好ましく、さらに０．３～８μｍが好ましく、さらに０．５～６μｍの範囲が好ましい。The urethane rubber in the present invention may be obtained by reacting a mixture containing the above-mentioned polyol component and the above-mentioned isocyanate component, and further, if necessary, a chain extender, a cross-linking agent, a catalyst, a vulcanization accelerator, and the like. good. In the present invention, it is preferable to use a sulfur-free cross-linking agent. Further, the flexible polymer material in the present invention may contain additives such as plasticizers, antioxidants, antioxidants, colorants, dielectric fillers and the like.
The average thickness of the dielectric layer in the present invention is 0.3 to 1000 μm from the viewpoint of increasing the capacitance C to improve the detection sensitivity and improving the followability to the object to be measured. From the viewpoint of sensitivity, the range is preferably 0.3 to 20 μm, more preferably 0.3 to 8 μm, and further preferably 0.5 to 6 μm.

本発明における伸縮性誘電体層の、無負荷時の比誘電率は２．５以上であり、２．８以上が好ましく、３．３以上がさらに好ましく、３．６以上がなお好ましい。比誘電率の上限は７。０程度で有り、好ましくは５．６以下、さらに好ましくは４．８以下である。本発明の目的からして、伸縮性誘電体層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。 The relative permittivity of the stretchable dielectric layer in the present invention under no load is 2.5 or more, preferably 2.8 or more, more preferably 3.3 or more, still more preferably 3.6 or more. The upper limit of the relative permittivity is about 7.0, preferably 5.6 or less, and more preferably 4.8 or less. For the purpose of the present invention, it is preferable that the relative permittivity of the stretchable dielectric layer is high, but in general, a polymer material having stretchability often has an alkyl group in the flexible chain component, and has a relatively low ratio. It has a dielectric constant. In the present invention, it is preferable to increase the specific dielectric constant by introducing a polar group into the molecular chain. The nitrile group, ketone group, ester group, halogen substituent, hydroxyl group, carboxyl group, nitro group and the like are the specific dielectric of the polymer. It is a functional group that is effective for increasing the rate.

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添加することにより誘電体層の比誘電率を高めることが可能である。しかしながら、本発明では、当該伸縮性誘電体層における、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。無機フィラーの含有率は３％以下が好ましく１％以下がなお好ましく０．３％以下がなお好ましい。無機フィラーの含有量が多いと、伸縮性誘電体層が伸張、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、伸縮性誘電体層に含まれる無機フィラーが多いと、伸縮性誘電体層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。It is possible to increase the relative permittivity of the dielectric layer by adding a filler having a high relative permittivity, preferably an inorganic filler such as titanate. However, in the present invention, the content of the inorganic filler having a relative permittivity of 5 or more in the stretchable dielectric layer is preferably 10% by mass or less. The content of the inorganic filler is preferably 3% or less, more preferably 1% or less, still more preferably 0.3% or less. When the content of the inorganic filler is high, when the stretchable dielectric layer is stretched or compressed, the degree of stress concentration on the stretchable polymer portion increases, and peeling occurs at the filler-resin interface to form voids. There may be a problem with durability.
Further, if the amount of the inorganic filler contained in the stretchable dielectric layer is large, the Poisson's ratio of the stretchable dielectric layer becomes low, the change in capacitance during stretching becomes small, and the sensitivity when applied as a sensor is lowered.

本発明の伸縮性誘電体層の、透湿度は４０００ｇ／ｍ２・２４ｈｒ以下が好ましく、２５００ｇ／ｍ２・２４ｈｒ以下がさらに好ましく、１０００ｇ／ｍ２・２４ｈｒ以下がなお好ましい。伸縮性誘電層の透湿度が高い場合、乾燥－湿潤状態によって伸縮性コンデンサが示す静電容量値が変化するという問題を生じる可能性がある。The moisture permeability of the stretchable dielectric layer of the present invention is preferably 4000 g / m 2.24 hr or less, more preferably 2500 g / m 2.24 hr or less, and still more preferably 1000 g / m 2.24 hr or less. When the moisture permeability of the stretchable dielectric layer is high, there may be a problem that the capacitance value exhibited by the stretchable capacitor changes depending on the dry-wet state.

本発明の伸縮性誘電体層の、絶縁破壊電圧は１．０ｋＶ以上が好ましく、１．５ｋＶ以上がさらに好ましく、２．０ｋＶ以上がなお好ましい。絶縁破壊電圧が低い場合、伸縮性コンデンサに高電圧がかかった際に短絡し、故障してしまう恐れがある。 The breakdown voltage of the stretchable dielectric layer of the present invention is preferably 1.0 kV or more, more preferably 1.5 kV or more, still more preferably 2.0 kV or more. If the breakdown voltage is low, there is a risk of short-circuiting and failure when a high voltage is applied to the elastic capacitor.

本発明では、伸縮性誘電体層がホットメルト性を有することが好ましい。伸縮性誘電体層がホットメルト性を有する場合には、伸縮性導体層と伸縮性誘電体層をホットプレス、ロールラミネートなどの手法で簡単に積層することができる。
In the present invention, it is preferable that the stretchable dielectric layer has a hot melt property. When the stretchable dielectric layer has hot melt properties, the stretchable conductor layer and the stretchable dielectric layer can be easily laminated by a method such as hot pressing or roll laminating.

本発明における伸縮性誘電体層として、市販の柔軟な樹脂シートを利用することができる。市販の柔軟な樹脂シートとしては例えば、日清紡社製ホットメルト層付きポリウレタンフィルム：モビロンフィルムＭＦ１０３Ｆ３（厚さ１００μｍ、片面にホットメルト層を有する）、日清紡社製ポリウレタンフィルム：モビロンフィルムＭＯＢ１００Ｓ（厚さ１００μｍ）、大阪有機化学社製の柔軟アクリル樹脂フィルムＳｕａｖｅ－０８（厚さ３００μｍ）、ニッカン工業社製 ＮＳシート（厚さ４０μｍ）、ＤＩＮＧＺＩＮＧ社製ポリウレタンフィルム：Ｐｒｏｖｅｃｔａ ＦＳ１１２３（厚さ５０μｍ）などを例示できる。 As the stretchable dielectric layer in the present invention, a commercially available flexible resin sheet can be used. Examples of commercially available flexible resin sheets include polyurethane film with hot melt layer manufactured by Nisshinbo Co., Ltd .: Mobilon film MF103F3 (thickness 100 μm, having a hot melt layer on one side), polyurethane film manufactured by Nisshinbo Co., Ltd .: Mobilon film MOB100S (thickness). 100 μm), flexible acrylic resin film Save-08 (thickness 300 μm) manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd., NS sheet (thickness 40 μm) manufactured by Nikkan Kogyo Co., Ltd., polyurethane film manufactured by DINGZING Co., Ltd .: Projecta FS1123 (thickness 50 μm), etc. It can be exemplified.

本発明では伸縮性導体層、伸縮性誘電体層を積層する際に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、誘電体層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およびオレフィン系（共）重合体など、さらにそれらをベースポリマーとして粘着性を付与するために結晶性極性基含有化合物等を含有する高分子材料、アモルファスポリα－オレフィン、粘着付与樹脂、ポリプロピレン系ワックス等の配合物、スチレン－エチレンプロピレン－スチレンブロック共重合ゴムあるいはスチレン－ブタジエン－スチレンブロック共重合ゴム、さらにこれらに粘着付与樹脂成分、およびまたはプロセスオイルなどの液状可塑剤を添加した高分子材料、変性ポリオレフィンおよびその配合物、スチレン系ブロック共重合体およびその配合物、酸変性ポリプロピレン、酸変性スチレン系ブロック共重合体、それらの配合物、スチレン系ブロック共重合体、エチレン系重合体等の配合物、ポリエステルウレタン共重合体およびその配合物などを用いることができる。
ホットメルト接着剤を用いて伸縮性導体層と伸縮性誘電体層を積層する場合には、少なくとも伸縮性誘電体層の片面にホットメルト層を、好ましくは伸縮性誘電体層の両面にホットメルト層を配することが好ましい。ホットメルト層は独立層として、あるいは、あらかじめ伸縮性導体層、または伸縮性誘電体層の片面または両面にラミネートして用いる事ができる。In the present invention, a hot melt adhesive may be used when laminating the stretchable conductor layer and the stretchable dielectric layer. As the hot melt adhesive in the present invention, a polymer material having a softening temperature of about 30 ° C. to 150 ° C. can be used, and it is preferable to have flexibility having the same degree of elasticity as the dielectric layer. A provided polymer material can be used. Such hot melt adhesives include ethylene-based copolymers, styrene-based block copolymers, olefin-based (co) polymers, and the like, and further use them as a base polymer to impart a crystalline polar group. Polymer materials containing compounds, amorphous poly α-olefins, tackifier resins, polypropylene waxes and other formulations, styrene-ethylene propylene-styrene block copolymer rubber or styrene-butadiene-styrene block copolymer rubber, and these. Adhesive-imparting resin component and / or polymer material to which liquid plasticizer such as process oil is added, modified polyolefin and its formulation, styrene-based block copolymer and its formulation, acid-modified polypropylene, acid-modified styrene-based block Polymers, blends thereof, styrene-based block copolymers, blends such as ethylene-based polymers, polyester-urethane copolymers and their blends can be used.
When laminating a stretchable conductor layer and a stretchable dielectric layer using a hot melt adhesive, a hot melt layer is provided on at least one side of the stretchable dielectric layer, and preferably hot melt is provided on both sides of the stretchable dielectric layer. It is preferable to arrange layers. The hot melt layer can be used as an independent layer or laminated in advance on one side or both sides of the stretchable conductor layer or the stretchable dielectric layer.

本発明では軟化温度が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。 In the present invention, a hot melt sheet obtained by processing a polyester urethane resin, a polyether urethane resin, or the like having a softening temperature of 40 ° C to 120 ° C into a sheet can be preferably used.

以下、本発明の伸縮性コンデンサを図によって説明する。図１は本発明の伸縮性コンデンサの基本構成である。すなわち本発明において伸縮性コンデンサは伸縮性誘電体層を上下の伸縮性導電層により挟んだ構造を有する。 Hereinafter, the elastic capacitor of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the basic configuration of the elastic capacitor of the present invention. That is, in the present invention, the stretchable capacitor has a structure in which a stretchable dielectric layer is sandwiched between upper and lower stretchable conductive layers.

本発明において、かかる伸縮性コンデンサを実現する手段として、二枚のシートを重ね貼りする方法を例示できる。すなわち、まず図２に示すように、伸縮性導体層、伸縮性誘電体層、接着材層が積層された積層シートを調整する。伸縮性導体層と伸縮性誘電体層は、それぞれを溶融押出成型して積層するか、ないしはペースト化した材料をコーティングして重ねることができる。伸縮性導体層のシートと、伸縮性誘電体層のシートを別々に準備し、接着材層にて貼り合わせることもできる。この場合、接着材層として絶縁性の接着材を用いた場合には接着材層は誘電体層の一部となる。また導電性を有する接着材層を用いた場合には接着材層が導電層の一部となる。接着材層は、伸縮性導体層、伸縮性誘電体層と同程度の伸縮性、柔軟性を有することが好ましい。
接着材層としては絶縁性のホットメルト型の高分子材料を用いることが好ましい。本発明では、離型シート上にまず伸縮性導電性を形成し、次いで伸縮性誘電体層を形成し、さらにホットメルト接着材シートを重ね、離型シートで挟んで、加熱加圧することにより、かかる積層シートを得ることができる。In the present invention, as a means for realizing such an elastic capacitor, a method of laminating two sheets can be exemplified. That is, first, as shown in FIG. 2, a laminated sheet in which an elastic conductor layer, an elastic dielectric layer, and an adhesive layer are laminated is adjusted. The stretchable conductor layer and the stretchable dielectric layer can be laminated by melt extrusion molding, or can be laminated by coating with a paste material. It is also possible to prepare a sheet of the stretchable conductor layer and a sheet of the stretchable dielectric layer separately and bond them with the adhesive layer. In this case, when an insulating adhesive is used as the adhesive layer, the adhesive layer becomes a part of the dielectric layer. When a conductive adhesive layer is used, the adhesive layer becomes a part of the conductive layer. The adhesive layer preferably has the same degree of elasticity and flexibility as the elastic conductor layer and the elastic dielectric layer.
As the adhesive layer, it is preferable to use an insulating hot-melt type polymer material. In the present invention, elastic conductivity is first formed on the release sheet, then an elastic dielectric layer is formed, a hot melt adhesive sheet is further laminated, sandwiched between the release sheets, and heated and pressed. Such a laminated sheet can be obtained.

続いて、図３に示すように、高い伸度を有する伸縮性の布帛に、図２の積層シートを、ホットメルト層を用いてラミネートし、さらにその上に、同じ積層シートを電極として用いる部分が、露出するようにずらす、ないし所定のパターンにくりぬいて、重ねて貼り合わせることにより、導体層に挟まれたホットメルト接着材層と、伸縮性誘電体層が誘電体として作用する伸縮性コンデンサを得ることができる。最表面の導体層の上にさらに伸縮性の絶縁カバー層を設ける事もできる。絶縁カバー層としては、誘電体層に用いた高分子材料と同様の絶縁性樹脂等を用いることができる。かかる絶縁性樹脂シートをホットメルト接着層を介してラミネートすることもできる。 Subsequently, as shown in FIG. 3, a portion in which the laminated sheet of FIG. 2 is laminated on a stretchable fabric having high elongation using a hot melt layer, and the same laminated sheet is used as an electrode on the laminated sheet. However, by shifting it so that it is exposed, or by hollowing it out in a predetermined pattern and laminating it on top of each other, the hot melt adhesive layer sandwiched between the conductor layers and the stretchable dielectric layer act as a dielectric. Can be obtained. A stretchable insulating cover layer can be further provided on the outermost conductor layer. As the insulating cover layer, an insulating resin or the like similar to the polymer material used for the dielectric layer can be used. Such an insulating resin sheet can also be laminated via a hot melt adhesive layer.

図４．は本発明の伸縮性コンデンサの別の態様を例示した概略図である。伸縮性コンデンサの電極はスルーホールを介して、基材の裏面の端子に接続されている。スルーホールは一般的なプリント配線板にて用いられるメッキスルーホール、ないしは導電ペースト等により接続されたスルーホールを用いることができる。また金属リベットなどにより表裏を電気的に接続してをカシメ等により固定する古典的な手法を適用することができる。本発明の伸縮性コンデンサを衣服に適用する場合には、金属リベットと同様に金属製のスナップホックなどをスルーホール代わりに用いても良い。 Figure 4. Is a schematic diagram illustrating another aspect of the stretchable capacitor of the present invention. The electrodes of the stretchable capacitor are connected to the terminals on the back surface of the base material via through holes. As the through hole, a plated through hole used in a general printed wiring board, or a through hole connected by a conductive paste or the like can be used. Further, a classical method of electrically connecting the front and back sides with metal rivets or the like and fixing them by caulking or the like can be applied. When the elastic capacitor of the present invention is applied to clothes, a metal snap hook or the like may be used instead of a through hole as in the case of metal rivets.

本発明の、別の態様として印刷法を用いた伸縮性コンデンサを例示することができる。すなわち、図５に示されるＡ～Ｆの順に、順次各層を印刷積層してゆくことにより、伸縮性コンデンサを得ることができる。図５では基材に順次、直接印刷する工程を例示したが、離型フィルムなどに、順序を逆にして印刷し、最後に布帛に転写する方法を用いることもできる。 As another aspect of the present invention, a stretchable capacitor using a printing method can be exemplified. That is, a stretchable capacitor can be obtained by sequentially printing and laminating each layer in the order of A to F shown in FIG. In FIG. 5, the step of printing directly on the substrate is illustrated, but a method of printing on a release film or the like in the reverse order and finally transferring to the cloth can also be used.

本発明における伸張回復率とは、図６に示す如く伸縮性コンデンサを懸垂し、荷重を加えて伸張させ、荷重を除去して収縮させる作用を加えた際に、初期長さをＬ０、２０％ないし所定％伸張させた際の長さをＬ１、伸張荷重を除去した際の長さをＬ２とした場合に、（数１）
伸張回復率＝（（Ｌ１－Ｌ２）／（Ｌ１－Ｌ０））×１００ ［％］
（数２）
残留歪み率＝（（Ｌ２－Ｌ０）／Ｌ０）×１００ ［％］
Ｌ０ 初期長さ
Ｌ３ 伸び＝Ｌ１－Ｌ０
Ｌ４ 回復長さ＝Ｌ１－Ｌ２
Ｌ５ 残留歪み＝Ｌ２－Ｌ０
と、定義する。類似の測定法がＪＩＳ Ｌ １０９６ 織物および編物の生地試験法に定めてられているが、一定荷重負荷による伸張後の回復率では無くでは、一定長さまで伸張させた場合の回復率である点が異なる。実使用において伸縮性導体層に加わる負荷は、荷重とは無関係に、所定の長さまで繰り返し伸張される場合が多いため、一定荷重負荷法による伸張回復率では実用性能を表現することができない。本発明の伸縮性コンデンサの伸張回復率は、コンデンサ素子として機能する部分の評価であって、電極部分は省かれる。断らない限り伸張回復率は２５℃±３℃の環境下にて評価される。The stretch recovery rate in the present invention means that the initial length is L0, 20% when the stretchable capacitor is suspended, a load is applied to stretch it, and the load is removed to contract the stretchable capacitor, as shown in FIG. Or, when the length when stretched by a predetermined% is L1 and the length when the stretch load is removed is L2, (Equation 1).
Stretch recovery rate = ((L1-L2) / (L1-L0)) x 100 [%]
(Number 2)
Residual distortion rate = ((L2-L0) / L0) x 100 [%]
L0 Initial length L3 Elongation = L1-L0
L4 recovery length = L1-L2
L5 residual strain = L2-L0
Is defined. A similar measurement method is defined in the JIS L 1096 woven and knitted fabric test method, but the recovery rate after stretching to a certain length is not the recovery rate after stretching under a constant load. different. In actual use, the load applied to the stretchable conductor layer is often repeatedly stretched to a predetermined length regardless of the load, so that the stretch recovery rate by the constant load method cannot express practical performance. The stretch recovery rate of the stretchable capacitor of the present invention is an evaluation of a portion that functions as a capacitor element, and the electrode portion is omitted. Unless otherwise noted, the stretch recovery rate is evaluated in an environment of 25 ° C ± 3 ° C.

本発明では、以上、説明した伸縮性コンデンサの伸縮性誘電体層の面方向を、測定対象の変形方向に向けて配置し、測定対象の伸縮変形に応じて変化する伸縮性コンデンサの静電容量変化を検知することによって、測定対象の変形を検知する変形センサとして用いることができる。 In the present invention, the surface direction of the stretchable dielectric layer of the stretchable capacitor described above is arranged toward the deformation direction of the measurement target, and the capacitance of the stretchable capacitor changes according to the stretch deformation of the measurement target. By detecting the change, it can be used as a deformation sensor for detecting the deformation of the measurement target.

本発明において、伸縮性コンデンサの面方向への伸縮変形に応じて変化する伸縮性コンデンサの静電容量変化は、主として伸縮性誘電体層の面方向への伸縮に伴う、伸縮性誘電体層の厚さ方向への変化による静電容量の変化である。かかる特性を発言させるためには伸縮性誘電体層に用いる材料のポアソン比が高い方が好ましい。本発明の伸縮性誘電体層のポアソン比は０．２８以上である事が好ましく、０．３８以上である事がなお好ましく、０．４８以上である事がさらに好ましい。ポアソン比を高めるには伸縮性誘電体層に配合される無機成分が少ない方が良い。
なお、ここに面方向とは厚さ方向に対して概略垂直の方向を指す。直交座標系においては、一般にＸ－Ｙ軸方向を面方向とし、Ｚ軸方向を厚さ方向とする。本発明の伸縮性コンデンサはフレキシビリティを有するため、湾曲した状態で用いる事も出来る。この場合、面方向とは湾曲した面に概略沿った方向を示し、硬直的に固定された直交座標系のＸ－Ｙ－Ｚ方向を示すものでは無い。In the present invention, the change in capacitance of the elastic capacitor that changes according to the expansion and contraction deformation of the elastic capacitor in the surface direction is mainly caused by the expansion and contraction of the elastic dielectric layer in the surface direction of the elastic dielectric layer. It is a change in capacitance due to a change in the thickness direction. In order to express such characteristics, it is preferable that the Poisson's ratio of the material used for the elastic dielectric layer is high. The Poisson's ratio of the stretchable dielectric layer of the present invention is preferably 0.28 or more, more preferably 0.38 or more, and even more preferably 0.48 or more. In order to increase the Poisson's ratio, it is better that the amount of inorganic components blended in the elastic dielectric layer is small.
Here, the plane direction refers to a direction substantially perpendicular to the thickness direction. In a Cartesian coordinate system, the XY-axis direction is generally the plane direction and the Z-axis direction is the thickness direction. Since the elastic capacitor of the present invention has flexibility, it can be used in a curved state. In this case, the plane direction indicates a direction substantially along the curved surface, and does not indicate the XYZ directions of the rigidly fixed Cartesian coordinate system.

本発明では、以上、説明した伸縮性コンデンサの伸縮性誘電体層の面方向を、伸縮可能な素材からなるベルト状物と積層し、ベルト状物の伸縮に応じて伸縮性コンデンサも伸縮するように配置する事により、ベルト状物の伸びを伸縮性コンデンサの静電容量変化から読み取るものである。 In the present invention, the surface direction of the stretchable dielectric layer of the stretchable capacitor described above is laminated with a belt-shaped material made of a stretchable material, and the stretchable capacitor also expands and contracts according to the expansion and contraction of the belt-shaped material. By arranging it in, the elongation of the belt-like object is read from the change in the capacitance of the elastic capacitor.

なお、本発明における伸縮可能な素材からなるベルト状物とは、特に素材、構造は限定されず、ゴム、エラストマーからなるベルト状物、ニット構造を有するベルト状物、織布構造を有するベルト状物、組紐構造を有するベルト状物、切り紙構造を有するベルト状物、螺旋構造を有するベルト状物、金属バネを併用したベルト構造物、などを示す。
本発明におけるベルトとは、扁平長尺の構造物を云う。ベルトの長さは、被測定対象物によって異なるが、人体の周長変化の測定に用いる場合には３００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下程度の長さ範囲が好ましい。ベルトの幅はハンドリング面と、触感上の制限により３ｍｍ以上１５０ｍｍ以下、好ましくは６ｍｍ以上６０ｍｍ以下である。ベルトの厚さは特に制限されないが、薄い方が身体への違和感が小さいため５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下、なお好ましくは１ｍｍ以下である。The belt-shaped material made of a stretchable material in the present invention is not particularly limited in material and structure, and is a belt-shaped material made of rubber and elastomer, a belt-shaped material having a knit structure, and a belt-shaped material having a woven fabric structure. An object, a belt-like object having a braided structure, a belt-like object having a cut paper structure, a belt-like object having a spiral structure, a belt structure using a metal spring, and the like are shown.
The belt in the present invention refers to a flat and long structure. The length of the belt varies depending on the object to be measured, but when used for measuring the change in the circumference of the human body, a length range of about 300 mm or more and 2000 mm or less is preferable. The width of the belt is 3 mm or more and 150 mm or less, preferably 6 mm or more and 60 mm or less due to restrictions on the handling surface and tactile sensation. The thickness of the belt is not particularly limited, but the thinner the belt, the less discomfort to the body, so the belt is 5 mm or less, preferably 3 mm or less, and more preferably 1 mm or less.

本発明において、伸縮性コンデンサは、ベルト状物の長さ方向に対し、３～１００％の長さとなるように積層することが好ましい。特に５０％以上、好ましくは７０％以上の長さに渡って積層することにより、身体周長の測定を行う際に、実質上身体の全周に渡ってセンシング部を設けることが可能となり、就寝時の姿勢などによってセンシングが不安定になるトラブルを回避することができる。
実使用に当たっては、身体に装着するための長さ調整部、一周したベルトをリング状に結合するバックル部などをベルトに設ける事が好ましい。本発明の伸縮性コンデンサは、伸張時応力が低いために、所定周長のリング形状で構成した場合でも、周長の個人差を十分吸収できる。この場合には実質上ベルト状物の１００％長に伸縮性コンデンサを設置可能となる。In the present invention, the stretchable capacitors are preferably laminated so as to have a length of 3 to 100% with respect to the length direction of the belt-shaped object. In particular, by laminating over a length of 50% or more, preferably 70% or more, it becomes possible to provide a sensing unit over substantially the entire circumference of the body when measuring the body circumference, and to go to bed. It is possible to avoid troubles in which sensing becomes unstable due to the posture of the time.
In actual use, it is preferable to provide the belt with a length adjusting portion for wearing on the body, a buckle portion for connecting the belt around the circumference in a ring shape, and the like. Since the stretchable capacitor of the present invention has a low stress during stretching, it can sufficiently absorb individual differences in the circumference even when it is configured in a ring shape having a predetermined circumference. In this case, the elastic capacitor can be installed substantially 100% in length of the belt-shaped object.

本発明の変位センサを２０％伸張した際の応力は２０Ｎ以下である事が好ましい。さらに本発明では、変位センサの２０％伸張した際の応力が１２Ｎ以下である事が好ましく、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。応力がこれ以上であると、身体に着用した際に違和感が大きくなる。
また、本発明における、変位センサを伸張した際の応力の下限は０．５Ｎ、好ましくは０．８Ｎである。応力がこれより小さいと、変位センサの身体へのフィッティングが甘くなり、姿勢によっては測定が不安定になったり、センサ位置がズレるなどの問題が生じやすくなる。The stress when the displacement sensor of the present invention is extended by 20% is preferably 20 N or less. Further, in the present invention, the stress when the displacement sensor is extended by 20% is preferably 12N or less, more preferably 8N or less, still more preferably 5N or less, still more preferably 3N or less. If the stress is higher than this, the feeling of discomfort becomes greater when worn on the body.
Further, in the present invention, the lower limit of the stress when the displacement sensor is extended is 0.5 N, preferably 0.8 N. If the stress is smaller than this, the fitting of the displacement sensor to the body becomes loose, and depending on the posture, problems such as unstable measurement and misalignment of the sensor position are likely to occur.

本発明におけるセンシングウェアは、生体情報計測用衣服ないし衣類であり、ベルト、ブラジャーのような帯状の物、および／または、編織物、不織布からなる被服であれば特に制限されるものではない。センシングウェアの形態としては上半身に着用するシャツ、トレーナー、下半身に着用するパンツ、ズボン、タイツ、あるいは靴下、手袋、帽子、襟巻き、腕輪、全身に着用する上下ツナギ、ボディスーツ、レオタード、全身タイツなど様々な形態をとることができる。 The sensing wear in the present invention is a garment or garment for measuring biological information, and is not particularly limited as long as it is a belt, a band-shaped object such as a brassiere, and / or a garment made of a knitted fabric or a non-woven fabric. Sensing wear includes shirts and sweatshirts worn on the upper body, pants worn on the lower body, trousers, tights, or socks, gloves, hats, collar wraps, bangles, upper and lower jumpsuits worn on the whole body, body suits, leotards, and zentai. It can take various forms such as.

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお実施例の数値は以下に示す方法で測定された。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples. The numerical values of the examples were measured by the method shown below.

＜ニトリル量＞
得られた樹脂材料をＮＭＲ分析して得られた組成比から、モノマーの質量比による質量％に換算した。<Amount of nitrile>
The composition ratio obtained by NMR analysis of the obtained resin material was converted into mass% based on the mass ratio of the monomers.

＜ムーニー粘度＞
島津製作所製 ＳＭＶ－３００ＲＴ「ムーニービスコメータ」を用いて測定した。<Moony viscosity>
The measurement was performed using the SMV-300RT "Moony Viscometer" manufactured by Shimadzu Corporation.

＜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。<Elastic modulus>
The sample to be measured was formed into a sheet having an arbitrary thickness in the range of 20 μm to 200 μm, and then punched into a dumbbell mold specified by ISO 527-2-1A to obtain a test piece. A tensile test was performed by the method specified in ISO 527-1 to obtain a stress-strain diagram of the resin material, and the elastic modulus was calculated by a conventional method.

＜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、図９のように降伏点を求め、その際の伸度を引張降伏伸度とした。
＜ポアソン比＞
ＩＳＯ５２７－１：２０１２準拠の方法にて、伸縮性誘電体のポアソン比を求めた。<Tension yield elongation>
The sample to be measured was formed into a sheet having an arbitrary thickness in the range of 20 μm to 200 μm, and then punched into a dumbbell mold specified by ISO 527-2-1A to obtain a test piece. Then, the SS curve was obtained using a tensile tester, the yield point was obtained as shown in FIG. 9, and the elongation at that time was taken as the tensile yield elongation.
<Poisson's ratio>
The Poisson's ratio of the stretchable dielectric was determined by a method conforming to ISO527-1: 2012.

＜ガラス転移温度＞
ガラス転移温度は常法に従い示差走査熱量分析（ＤＳＣ）により求めた。<Glass transition temperature>
The glass transition temperature was determined by differential scanning calorimetry (DSC) according to a conventional method.

＜分子量＞
バインダー樹脂材料の試料をＴＨＦ（テトラヒドロフラン）中に、溶液中の樹脂の濃度が０．４質量％となるよう添加して室温で１時間撹拌後、２４時間放置した。次いで得られた樹脂溶液をＴＨＦで４倍に希釈した後、０．４５μｍのフィルターを通過させ、そのろ液につき、ＧＰＣを用いて数平均分子量、重量平均分子量、分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）を求めた。<Molecular weight>
A sample of the binder resin material was added to THF (tetrahydrofuran) so that the concentration of the resin in the solution was 0.4% by mass, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour and then left for 24 hours. Next, the obtained resin solution was diluted 4-fold with THF, passed through a 0.45 μm filter, and the filtrate was subjected to number average molecular weight, weight average molecular weight, and dispersion ratio (Mw / Mn) using GPC. I asked.

＜伸張回復率＞
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。
ついで、ダンベル型試験片中の幅１０ｍｍ、長さ８０ｍｍの部分の中央からそれぞれ３３ｍｍの個所（有効長６６ｍｍ）に印を付け、印間の初期距離Ｌ０を正確に測長した。次いで印を付けた個所の外側をクランプで挟み、６６ｍｍである印間を伸張長さ７９．２ｍｍ（＋１３．２ｍｍ、伸張度２０％に相当）まで伸ばした後にクランプから離し、所定の温度（特に断りの無い場合は２５℃）にて水平方向に保持したフッ素樹脂シートの上に置き、印間の伸張後距離Ｌ２を測定し、以下の式に従って伸張回復率を求めた。
初期長さ Ｌ０＝６６．０ｍｍ
伸張長さ Ｌ１＝７９．２ｍｍ
伸張後の長さ Ｌ２＝実測
伸び Ｌ３＝Ｌ１－Ｌ０＝１３．２ｍｍ
回復長さ Ｌ４＝Ｌ１－Ｌ２
伸張回復率＝（（Ｌ１－Ｌ２）／（Ｌ１－Ｌ０））×１００ ［％］<Stretch recovery rate>
The sample to be measured was formed into a sheet having an arbitrary thickness in the range of 20 μm to 200 μm, and then punched into a dumbbell mold specified by ISO 527-2-1A to obtain a test piece.
Then, marks were made at 33 mm (effective length 66 mm) from the center of the dumbbell-shaped test piece having a width of 10 mm and a length of 80 mm, and the initial distance L0 between the marks was accurately measured. Next, the outside of the marked part is sandwiched by a clamp, the distance between the marks, which is 66 mm, is extended to an extension length of 79.2 mm (+ 13.2 mm, equivalent to an extension degree of 20%), and then separated from the clamp to a predetermined temperature (especially). It was placed on a fluororesin sheet held horizontally at 25 ° C. (unless otherwise noted), and the distance L2 after stretching between the marks was measured, and the stretching recovery rate was determined according to the following formula.
Initial length L0 = 66.0 mm
Extension length L1 = 79.2 mm
Length after stretching L2 = measured stretch L3 = L1-L0 = 13.2 mm
Recovery length L4 = L1-L2
Stretch recovery rate = ((L1-L2) / (L1-L0)) x 100 [%]

＜布帛の伸張回復率＞
布帛材料を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。なお、布帛の伸長方向をダンベルの長さ方向とした。
次いで、樹脂の伸張回復率の測定と同様にダンベル型試験片中の幅１０ｍｍ、長さ８０ｍｍの部分の中央からそれぞれ３３ｍｍの個所（有効長６６ｍｍ）に印を付け、伸張長さを９９ｍｍ（＋３３ｍｍ、伸張度５０％に相当）まで伸ばした以外は、樹脂の伸張回復率と同様に操作して伸張回復率を求めた。<Stretch recovery rate of fabric>
The fabric material was punched into a dumbbell shape specified by ISO 527-2-1A to obtain a test piece. The extending direction of the cloth was defined as the length direction of the dumbbell.
Next, as in the measurement of the stretch recovery rate of the resin, marks 33 mm (effective length 66 mm) from the center of the dumbbell type test piece having a width of 10 mm and a length of 80 mm, respectively, and the stretch length is 99 mm (+ 33 mm). The stretch recovery rate was obtained by operating in the same manner as the stretch recovery rate of the resin except that the stretch was stretched to 50%.

＜布帛の耐熱性＞
ＪＩＳ Ｌ１０１３：２０１０ 化学繊維フィラメント糸試験方法 ８．１９．２ にて求められる熱収縮温度をもって、布帛の耐熱性とした。<Heat resistance of fabric>
The heat resistance of the fabric was determined by the heat shrinkage temperature obtained in JIS L1013: 2010 Chemical Fiber Filament Thread Test Method 8.19.2.

＜平均粒子径＞
フィラーの平均粒子径は、堀場製作所製の光散乱式粒径分布測定装置ＬＢ－５００を用いて測定した。<Average particle size>
The average particle size of the filler was measured using a light scattering type particle size distribution measuring device LB-500 manufactured by HORIBA, Ltd.

＜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。<Specific resistivity>
If the conductor sheet is large enough, punch it into a dumbbell type specified by ISO 527-2-1A, and use the 10 mm wide and 80 mm long part in the center of the dumbbell type test piece as the test piece. Using. When the conductor sheet can be molded, it is heat-compressed into a sheet having a thickness of 200 ± 20 μm, and then punched into a dumbbell mold specified by ISO 527-2-1A to obtain a test piece in the same manner. If the size of the conductor sheet is too small to obtain the specified dumbbell shape, cut out a rectangle with a width and length that can be collected, use it as a test piece, and use the measured width, thickness, and length. Converted.
Test piece: Measure the resistance value [Ω] of the part with a width of 10 mm and a length of 80 mm using a milliohm meter manufactured by Agilent Technologies, and multiply by the aspect ratio (1/8) of the test piece to obtain the sheet resistance value “Ω]. □ ”was asked.
Further, the resistivity value [Ω] was multiplied by the cross-sectional area (width 1 [cm] mm × thickness [cm]) and divided by the length (8 cm) to obtain the specific resistance [Ωcm].

＜洗濯耐久性＞
ＪＩＳ Ｌ ０２１７繊維製品の取扱いに関する表示記号及び表示方法に規定されている１０５法により３０サイクルの洗濯試験を行った。
洗液：中性洗剤０．５％溶液
水流：弱
浴比：１：６０
洗濯ネット 有り
洗濯サイクル
洗い ３０℃５分
すすぎ ３０℃２分 を２回
本サイクルを１サイクルとして、３０回くりかえし。
試験後のセンサにて再度動作確認を行った。<Washing durability>
A 30-cycle washing test was carried out by the 105 method specified in the display symbol and the display method regarding the handling of JIS L 0217 textile products.
Washing liquid: Neutral detergent 0.5% solution Water flow: Weak bath ratio: 1:60
With washing net Washing cycle Washing 30 ° C for 5 minutes Rinse 30 ° C for 2 minutes twice This cycle is one cycle and repeated 30 times.
The operation was confirmed again with the sensor after the test.

＜透湿度＞
誘電体層の透湿度は、ＪＩＳ Ｚ ０２０８ 防湿包装材料の透過湿度試験方法に基づいて測定した。なお印刷積層品については、別途誘電層のみを離型紙に上に印刷し、乾燥硬化後に離型紙から剥離して評価を行った。<Humidity permeability>
The moisture permeability of the dielectric layer was measured based on the permeation humidity test method of JIS Z 0208 moisture-proof packaging material. For the printed laminated product, only the dielectric layer was separately printed on the release paper, and after drying and curing, it was peeled off from the release paper and evaluated.

＜絶縁破壊電圧＞
誘電体層の絶縁破壊強度は、ＪＩＳ Ｃ ２１５１：２００６ 電気用プラスチックフィルム試験方法に基づき交流試験法にて、直径２５ｍｍの平行平板電極により実施した。なお印刷積層品については、別途誘電層のみを離型紙に上に印刷し、乾燥硬化後に離型紙から剥離して評価を行った。<Dielectric breakdown voltage>
The dielectric breakdown strength of the dielectric layer was carried out by an AC test method based on the JIS C 2151: 2006 electric plastic film test method using a parallel plate electrode having a diameter of 25 mm. For the printed laminated product, only the dielectric layer was separately printed on the release paper, and after drying and curing, it was peeled off from the release paper and evaluated.

＜塩水浸漬変化率＞
伸縮性コンデンサを生理食塩水に１時間、２５℃にて浸漬し、ＬＣＲメーターによる浸漬前後の静電容量値の変化率を、以下の式にて求めた。
塩水浸漬変化率（％）＝１００×浸漬後の静電容量／浸漬前の静電容量<Rate of change in salt water>
The stretchable capacitor was immersed in physiological saline at 25 ° C. for 1 hour, and the rate of change in the capacitance value before and after immersion by the LCR meter was calculated by the following formula.
Salt water immersion change rate (%) = 100 × Capacitance after immersion / Capacitance before immersion

［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１０質量部、
ニトリル量３２質量％、ムーニー粘度３８のニトリルブタジエンゴム ２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］５８．０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を得た。
得られた伸縮性導電層形成用ペーストを離型ＰＥＴフィルム状にスリットコーターを用いて、塗布乾燥し、厚さ３５μｍの伸縮性導体シートを得た。[Example 1]
10 parts by mass of nitrile butadiene rubber having a nitrile amount of 40% by mass and Mooney viscosity of 46,
2 parts by mass of nitrile butadiene rubber having an amount of nitrile of 32% by mass and Mooney viscosity of 38,
Isophorone 30 parts by mass,
Fine flake-shaped silver powder with an average particle diameter of 6 μm [Product name Ag-XF301 manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd.] 58.0 parts by mass,
Was uniformly mixed and dispersed with a three-roll mill to obtain a paste for forming an elastic conductive layer.
The obtained stretchable conductive layer forming paste was applied and dried in the form of a release PET film using a slit coater to obtain a stretchable conductor sheet having a thickness of 35 μm.

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１．２×１０－４Ωｃｍ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、両端間の抵抗値と、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５８×１０－４Ωｃｍであった。The obtained stretchable conductor sheet was cut into a width of 10 mm and a length of 200 mm, and the specific resistance was obtained from the resistance value and the thickness in the length direction. As a result, the specific resistance was 1.2 × 10 -4 Ωcm.
Then, both ends of the stretchable conductor sheet in the length direction are sandwiched between the clips of the pull tester, and the effective length is 160 mm, and the stretchable conductor sheet is pulled up to 320 mm. Was used to calculate the specific resistance at 100% elongation. As a result, the specific resistance at 100% elongation was 58 × 10 -4 Ωcm.

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を得た。得られた伸縮性誘電体層形成用ペーストを、先に得られた伸縮性導体シートの上に乾燥厚さが３０μｍとなるように塗布乾燥し、伸縮性誘電体／伸縮性導体シートを得た。さらに伸縮性誘電体層に、厚さ５０μｍのホットメルト型ウレタンシートを積層し、ホットメルト接着層／伸縮性誘電体／伸縮性導体からなる３層シートを得た。30 parts by mass of nitrile butadiene rubber having a nitrile amount of 40% by mass and Mooney viscosity of 46.
It was dissolved in 40 parts by mass of isophorone to obtain a paste for forming an elastic dielectric layer. The obtained stretchable dielectric layer forming paste was applied and dried on the previously obtained stretchable conductor sheet so as to have a drying thickness of 30 μm to obtain a stretchable dielectric / stretchable conductor sheet. .. Further, a hot melt type urethane sheet having a thickness of 50 μm was laminated on the stretchable dielectric layer to obtain a three-layer sheet composed of a hot melt adhesive layer / a stretchable dielectric / a stretchable conductor.

伸縮性誘電体層形成用ペーストを、離型ＰＥＴフィルム上に厚さが５０μｍとなるように塗布乾燥し、得られた乾燥シートをダンベル型にくりぬき、試験片として
ＩＳＯ５２７－１：２０１２準拠の方法にて、伸縮性誘電体のポアソン比を求めた。結果ポアソン比は０．４７であった。同様に厚さ５０μｍのホットメルト型ウレタンシートについてもポアソン比を測定した。結果、ポアソン比は０．４５であった。A paste for forming an elastic dielectric layer is applied and dried on a release PET film so as to have a thickness of 50 μm, and the obtained dried sheet is hollowed out into a dumbbell shape, and an ISO 527-1: 2012 compliant method is used as a test piece. The Poisson's ratio of the stretchable dielectric was determined. As a result, the Poisson's ratio was 0.47. Similarly, the Poisson's ratio was measured for a hot-melt urethane sheet having a thickness of 50 μm. As a result, the Poisson's ratio was 0.45.

伸縮性のウレタンシート、モビロン［日清紡株式会社製］を基材とし、図３の構成となるように、幅１０ｍｍ、長さ１２０ｍｍにスリットした３層シートを、長さ方向に１００ｍｍが重なり合うように配置して、加熱加圧して貼り合わせ、伸縮性コンデンサを得た。得られた伸縮性コンデンサの、３層シートが重なり合っている部分に荷重が加わるようにクリップで挟み、伸縮性コンデンサの２５℃における１００％伸張時の伸張回復率を測定した。結果、伸張回復率は１００％であった。
得られた伸縮性コンデンサの両端の電極部にクリップで導線を取り付け、日置電機社製ＬＣＲハイテスターを用いて、伸縮性コンデンサの長さ方向の伸びと１ＭＨｚにおける静電容量との関係を測定した。結果両者は良い対応を示した。伸張度０％～５０％の間で、１サイクル／秒の繰り返し周期にて伸張度と静電容量の関係を測定した。結果、ヒステリシスは観察されず、良い対応を示した。Using Mobilon [manufactured by Nisshinbo Co., Ltd.], an elastic urethane sheet, as a base material, three-layer sheets slit to a width of 10 mm and a length of 120 mm are overlapped with each other by 100 mm in the length direction so as to have the configuration shown in FIG. After arranging, heating and pressurizing and bonding, an elastic capacitor was obtained. The obtained stretchable capacitor was clipped with clips so that a load was applied to the overlapping portion of the three-layer sheets, and the stretch recovery rate at 100% stretching of the stretchable capacitor at 25 ° C. was measured. As a result, the stretch recovery rate was 100%.
Conductors were attached to the electrodes at both ends of the obtained stretchable capacitor with clips, and the relationship between the elongation in the length direction of the stretchable capacitor and the capacitance at 1 MHz was measured using an LCR high tester manufactured by Hioki Electric Co., Ltd. .. As a result, both showed a good response. The relationship between the degree of elongation and the capacitance was measured at a repetition cycle of 1 cycle / sec between 0% and 50% of the degree of elongation. As a result, hysteresis was not observed, showing a good response.

［実施例２］
実施例１において、伸縮性誘電体層形成用ペーストを用いずに、伸縮性導体層とホットメルト接着材層のみで伸縮性コンデンサを構成した。すなわち、本例においてはホットメルト接着材層がコンデンサの誘電体層として機能する。
以下、実施例１と同様に評価した。結果、１００％伸張時の伸張回復率は１００％、であり伸張度と静電容量の関係は１：１の良い対応を示し、ヒステリシスも認められなかった。[Example 2]
In Example 1, the stretchable capacitor was formed only by the stretchable conductor layer and the hot melt adhesive layer without using the stretchable dielectric layer forming paste. That is, in this example, the hot melt adhesive layer functions as a dielectric layer of the capacitor.
Hereinafter, the evaluation was carried out in the same manner as in Example 1. As a result, the stretch recovery rate at 100% stretch was 100%, the relationship between the degree of stretch and the capacitance showed a good 1: 1 correspondence, and no hysteresis was observed.

［実施例３］
伸縮性のスポーツウェア用生地を基材として、実施例１にて得られた伸縮性導体層形成用ペースト、伸縮性誘電体層形成用ペーストを、スクリーン印刷法を用いて、図５の構成に印刷乾燥を繰り返して積層し、伸縮性コンデンサを得た。なお伸縮性の下地層、誘電体層、絶縁カバー層はいずれも、伸縮性誘電体層形成用ペーストによって構成した。各層の、断面観察によって得られた厚さは以下の通りである。
伸縮性基材 約８００μｍ
伸縮性下地層 約７０μｍ
第１の伸縮性導体層 １８μｍ
伸縮性誘電体層 ２４μｍ
第２の伸縮性導体層 １６μｍ
伸縮性絶縁カバー層 ２３μｍ
以下、実施例１と同様に評価した。結果、１００％伸張時の伸張回復率は１００％、であり伸張度と静電容量の関係は１：１の良い対応を示し、ヒステリシスも認められなかった。[Example 3]
Using the stretchable sportswear fabric as a base material, the stretchable conductor layer forming paste and the stretchable dielectric layer forming paste obtained in Example 1 were used in the configuration of FIG. 5 by using a screen printing method. Printing and drying were repeated and laminated to obtain an elastic capacitor. The stretchable base layer, the dielectric layer, and the insulating cover layer were all made of the stretchable dielectric layer forming paste. The thickness of each layer obtained by cross-sectional observation is as follows.
Elastic base material about 800 μm
Elastic base layer Approximately 70 μm
First elastic conductor layer 18 μm
Elastic dielectric layer 24 μm
Second elastic conductor layer 16 μm
Elastic insulation cover layer 23 μm
Hereinafter, the evaluation was carried out in the same manner as in Example 1. As a result, the stretch recovery rate at 100% stretch was 100%, the relationship between the degree of stretch and the capacitance showed a good 1: 1 correspondence, and no hysteresis was observed.

［応用実施例１］
本発明の実施例１の手法で、幅１ｃｍ、有効長さ５ｃｍの伸縮性コンデンサを作製し、コンプレッションタイプのスポーツシャツの胸部分に縫い付けた。次いで２５才の健康な男性に伸縮性コンデンサを取り付けたスポーツシャツを着用させ、呼吸と、静電容量変化の関係を求めた。結果を図７に示す。
図７において、
０～ ３０秒 普通に呼吸
３０～ ６０秒 息を吸って止める
６０～ ７０秒 普通に呼吸
７０～ ９０秒 息を吐いて止める
１００～１４０秒 深呼吸
である。結果、本発明の伸縮性コンデンサを呼吸検知のためのセンサー素子として用いた場合、良好に呼吸状態をモニターできることが示された。[Application Example 1]
An elastic capacitor having a width of 1 cm and an effective length of 5 cm was produced by the method of Example 1 of the present invention and sewn on the chest of a compression type sports shirt. Next, a 25-year-old healthy man was made to wear a sports shirt with an elastic capacitor, and the relationship between breathing and changes in capacitance was sought. The results are shown in FIG.
In FIG. 7,
0 to 30 seconds Normal breathing 30 to 60 seconds Inhaling and stopping 60 to 70 seconds Normal breathing 70 to 90 seconds Exhaling and stopping 100 to 140 seconds Deep breathing. As a result, it was shown that when the elastic capacitor of the present invention is used as a sensor element for breathing detection, the respiratory state can be monitored satisfactorily.

［実施例１１］
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］５８．０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を得た。
得られた伸縮性導電層形成用ペーストを離型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。[Example 11]
12 parts by mass of nitrile butadiene rubber having a nitrile amount of 40% by mass and Mooney viscosity of 46,
Isophorone 30 parts by mass,
Fine flake-shaped silver powder with an average particle diameter of 6 μm [Product name Ag-XF301 manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd.] 58.0 parts by mass,
Was uniformly mixed and dispersed with a three-roll mill to obtain a paste for forming an elastic conductive layer.
The obtained stretchable conductive layer forming paste was applied and dried in the form of a release PET film by a screen printing method to obtain a stretchable conductor sheet having a thickness of 22 μm.

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。その他の特性を含め、評価結果を表１．に示すThe obtained stretchable conductor sheet was cut into a width of 10 mm and a length of 200 mm, and the specific resistance was obtained from the resistance value and the thickness in the length direction. As a result, the specific resistance was 1.0 × 10 -4 Ωcm.
Next, clip both ends of the stretchable conductor sheet in the length direction between the clips of the pull tester, pull it to 320 mm with an effective length of 160 mm, and adjust the resistance values at both ends, the width and thickness of the narrowest part of the test piece. It was used to calculate the specific resistance at 100% elongation. As a result, the specific resistance at 100% elongation was 48 × 10 -4 Ωcm. The evaluation results, including other characteristics, are shown in Table 1. Shown in

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を得た。得られた伸縮性誘電体層形成用ペーストを、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３５μｍの伸縮性導体シートを得た。得られた伸縮性誘電体層の評価結果を表１．に示す 30 parts by mass of NBR (nitrile butadiene rubber) having an amount of nitrile of 40% and a Mooney viscosity of 46 was dissolved in 40 parts by mass of isophorone to obtain a paste for forming an elastic dielectric layer. The obtained stretchable dielectric layer forming paste was applied and dried in the form of a release PET film by a screen printing method to obtain a stretchable conductor sheet having a thickness of 35 μm. The evaluation results of the obtained stretchable dielectric layer are shown in Table 1. Shown in

離型ＰＥＴフィルム上、先に得られた伸縮性導体形成用ペースト、伸縮性誘電体形成用ペースト、さらに伸縮性導体形成用ペーストの順で、スクリーン印刷法を用いて印刷、乾燥硬化を繰り返し、幅１０ｍｍ、長さ７００ｍｍの積層構造を有する伸縮性コンデンサを得た。得られた伸縮性コンデンサを離型ＰＥＴフィルムから剥がし、伸縮回復率と２０％伸張応力を評価した。結果を表１に示す。 On the release PET film, the previously obtained paste for forming the stretchable conductor, the paste for forming the stretchable dielectric, and the paste for forming the stretchable conductor were repeated in this order by printing and drying and curing using the screen printing method. An elastic capacitor having a laminated structure having a width of 10 mm and a length of 700 mm was obtained. The obtained stretchable capacitor was peeled off from the release PET film, and the stretch recovery rate and the 20% stretch stress were evaluated. The results are shown in Table 1.

得られた伸縮性コンデンサを長さ９００ｍｍ、幅２４ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのカラーストレッチベルトにホットメルト接着材を用いて積層し、面ファスナーにて周長調整が出来るように細工し、電極部にスナップホックを取り付けてコネクタとし、日置電機社製ＬＣＲハイテスターを用いて、伸縮性コンデンサの長さ方向の伸びと１ＭＨｚにおける静電容量との関係を測定した。結果両者は良い対応を示した。伸張度０％～５０％の間で、１サイクル／秒の繰り返し周期にて伸張度と静電容量の関係を測定した。結果、ヒステリシスは観察されず、良い対応を示した。
次いで得られた変位センサを２５才の健康な男性の胸部に、息を吐いた状態で巻き付け、立位にてずり落ちない程度のテンションをかけて面ファスナーで固定した。その状態で呼吸と、静電容量変化の関係を求めた。結果を図７に示す。
図７において、
０～ ３０秒 普通に呼吸
３０～ ６０秒 息を吸って止める
６０～ ７０秒 普通に呼吸
７０～ ９０秒 息を吐いて止める
１００～１４０秒 深呼吸
である。結果、本発明の伸縮性コンデンサを呼吸検知のためのセンサ素子として用いた場合、良好に呼吸状態をモニターできることが示された。また測定中、被験者は、特に違和感を感じなかった。The obtained elastic capacitor was laminated on a color stretch belt with a length of 900 mm, a width of 24 mm, and a thickness of 1.2 mm using a hot melt adhesive, and the circumference was adjusted with a surface fastener. A snap hook was attached to the capacitor to form a connector, and the relationship between the elongation in the length direction of the stretchable capacitor and the capacitance at 1 MHz was measured using an LCR high tester manufactured by Hioki Electric Co., Ltd. As a result, both showed a good response. The relationship between the degree of elongation and the capacitance was measured at a repetition cycle of 1 cycle / sec between 0% and 50% of the degree of elongation. As a result, hysteresis was not observed, showing a good response.
Next, the obtained displacement sensor was wrapped around the chest of a healthy 25-year-old man in an exhaled state, and was fixed with a hook-and-loop fastener while applying tension to the extent that it would not slip off while standing. In that state, the relationship between respiration and the change in capacitance was determined. The results are shown in FIG.
In FIG. 7,
0 to 30 seconds Normal breathing 30 to 60 seconds Inhaling and stopping 60 to 70 seconds Normal breathing 70 to 90 seconds Exhaling and stopping 100 to 140 seconds Deep breathing. As a result, it was shown that when the elastic capacitor of the present invention is used as a sensor element for breathing detection, the respiratory state can be monitored satisfactorily. In addition, the subject did not feel any discomfort during the measurement.

得られた変位センサを３００ｍｍ×３００ｍｍの洗濯ネットに収め、洗濯耐久性試験後に再び、呼吸センシングの可否を確認した。
以上の結果を表１．に示す。The obtained displacement sensor was housed in a washing net of 300 mm × 300 mm, and after the washing durability test, the possibility of respiratory sensing was confirmed again.
The above results are shown in Table 1. Shown in.

［実施例１２］
伸縮性誘電体層としてウレタン樹脂を用いた以外は実施例１１と同様に操作し変位センサを製作した。評価結果を表１に示す。
［実施例１３］
伸縮性誘電体層として天然ゴムを用いた以外は実施例１１と同様に操作し変位センサを製作した。評価結果を表１に示す。
［実施例１４］
バインダ樹脂にＳＢＲ（スチレン－ブタジエンゴム）を用いて、実施例１１と同様に操作して伸縮性導体形成用ペーストを得た。次いで得られたペーストを離型ＰＥＴフィルムにコーティングして乾燥後に剥離し、厚さ５６μｍの伸縮性導電シートを得た。
実施例１と同じ伸縮性誘電体層形成用ペーストを離型ＰＥＴフィルムにコーティングして乾燥後に剥離し、厚さ７８μｍの伸縮性誘電体シートを得た。各々のシートの評価結果を表１．に示す。
得られた伸縮性導体シートに伸縮性誘電体シートを重ね、さらに伸縮性導体シートを重ねて３層構成とし、離型ＰＥＴフィルムで挟み、ホットプレスにて三層をラミネートし、伸縮性コンデンサを得た。
得られた伸縮性コンデンサを厚さ３ｍｍの発泡ゴムベルトをベルト状基材に用いてラミネートし、変位センサとした。得られたセンサを実施例と同様に評価した。結果を表１に示す。被験者は、やや着用時にきつさを訴えたが、試験中に慣れたとのことで、試験中に違和感は訴えなかった。
［実施例１５］
実施例１４にて得られた伸縮性コンデンサを、アンダーシャツを着用した被験者の胸部に同様に巻き付け、呼吸状態を評価した。結果を表１に示す。
［比較例１］
実施例１４にて得られた伸縮性コンデンサを厚さ３ｍｍのゴムベルトにラミネートし変位センサとした。得られた変位センサにて呼吸センシングを試みたが、被験者が息苦しさを感じるとのことで試験を中止した。[Example 12]
A displacement sensor was manufactured by operating in the same manner as in Example 11 except that urethane resin was used as the elastic dielectric layer. The evaluation results are shown in Table 1.
[Example 13]
A displacement sensor was manufactured by operating in the same manner as in Example 11 except that natural rubber was used as the elastic dielectric layer. The evaluation results are shown in Table 1.
[Example 14]
Using SBR (styrene-butadiene rubber) as the binder resin, a paste for forming an elastic conductor was obtained by operating in the same manner as in Example 11. Then, the obtained paste was coated on a release PET film, dried and then peeled off to obtain a stretchable conductive sheet having a thickness of 56 μm.
The same stretchable dielectric layer forming paste as in Example 1 was coated on a release PET film, dried and then peeled off to obtain a stretchable dielectric sheet having a thickness of 78 μm. The evaluation results of each sheet are shown in Table 1. Shown in.
A stretchable dielectric sheet is layered on the obtained stretchable conductor sheet, and a stretchable conductor sheet is further layered to form a three-layer structure, sandwiched between release PET films, and three layers are laminated by hot pressing to form an stretchable capacitor. Obtained.
The obtained elastic capacitor was laminated using a foam rubber belt having a thickness of 3 mm as a belt-shaped base material to obtain a displacement sensor. The obtained sensor was evaluated in the same manner as in Examples. The results are shown in Table 1. The subject complained of tightness when worn, but did not complain of discomfort during the test because he was accustomed to it during the test.
[Example 15]
The elastic capacitor obtained in Example 14 was similarly wrapped around the chest of a subject wearing an undershirt, and the respiratory condition was evaluated. The results are shown in Table 1.
[Comparative Example 1]
The elastic capacitor obtained in Example 14 was laminated on a rubber belt having a thickness of 3 mm to form a displacement sensor. Respiratory sensing was attempted with the obtained displacement sensor, but the test was discontinued because the subject felt suffocation.

Figure 0007060847000001
Figure 0007060847000001

［応用実施例２］
実施例１１にて得られた変位センサを被験者１０人に着用させ、就寝時の呼吸状態を６時間センシングした。いずれの被験者も違和感無く着用でき、就寝中の姿勢にかかわらず胸部から変位センサがズレることもなく、呼吸状態のモニターが可能であった。[Application Example 2]
The displacement sensor obtained in Example 11 was worn by 10 subjects, and the respiratory state at bedtime was sensed for 6 hours. All subjects were able to wear it without discomfort, and the displacement sensor did not shift from the chest regardless of the sleeping posture, and it was possible to monitor the respiratory condition.

［実施例２１］
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］５８．０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を得た。得られた伸縮性導電層形成用ペーストを離型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。[Example 21]
12 parts by mass of nitrile butadiene rubber having a nitrile amount of 40% by mass and Mooney viscosity of 46,
Isophorone 30 parts by mass,
Fine flake-shaped silver powder with an average particle diameter of 6 μm [Product name Ag-XF301 manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd.] 58.0 parts by mass,
Was uniformly mixed and dispersed with a three-roll mill to obtain a paste for forming an elastic conductive layer. The obtained stretchable conductive layer forming paste was applied and dried in the form of a release PET film by a screen printing method to obtain a stretchable conductor sheet having a thickness of 22 μm.

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。その他の特性を含め、評価結果を表２．に示すThe obtained stretchable conductor sheet was cut into a width of 10 mm and a length of 200 mm, and the specific resistance was obtained from the resistance value and the thickness in the length direction. As a result, the specific resistance was 1.0 × 10 -4 Ωcm.
Next, clip both ends of the stretchable conductor sheet in the length direction between the clips of the pull tester, pull it to 320 mm with an effective length of 160 mm, and adjust the resistance values at both ends, the width and thickness of the narrowest part of the test piece. It was used to calculate the specific resistance at 100% elongation. As a result, the specific resistance at 100% elongation was 48 × 10 -4 Ωcm. The evaluation results including other characteristics are shown in Table 2. Shown in

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。得られた伸縮性誘電体層形成用ペーストを、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３５μｍの伸縮性導体シートを得た。得られた伸縮性誘電体層の評価結果を表２．に示す 30 parts by mass of NBR (nitrile butadiene rubber) having an amount of nitrile of 40% by mass and a Mooney viscosity of 46 was dissolved in 40 parts by mass of isophorone to obtain a stretchable dielectric layer forming paste CC1. The obtained stretchable dielectric layer forming paste was applied and dried in the form of a release PET film by a screen printing method to obtain a stretchable conductor sheet having a thickness of 35 μm. The evaluation results of the obtained stretchable dielectric layer are shown in Table 2. Shown in

離型ＰＥＴフィルム上、先に得られた伸縮性導体形成用ペースト、伸縮性誘電体形成用ペースト、さらに伸縮性導体形成用ペーストの順で、スクリーン印刷法を用いて印刷、乾燥硬化を繰り返し、幅１０ｍｍ、長さ２００ｍｍの積層構造を有する伸縮性コンデンサを得た。得られた伸縮性コンデンサを離型ＰＥＴフィルムから剥がし、伸縮回復率と２０％伸張応力を評価した。結果を表２に示す。
さらに伸縮性コンデンサの両極に導電性接着材にて銀被覆糸を接続し、配線を引き出して日置電機社製ＬＣＲハイテスターと結線し、各伸縮性コンデンサの伸張度と１ＭＨｚにおける静電容量との関係を測定した。結果両者は良い対応を示した。伸張度０％～５０％の間で、１サイクル／秒の繰り返し周期にて伸張度と静電容量の関係を測定した。結果、ヒステリシスは観察されず、良い対応を示した。On the release PET film, the previously obtained paste for forming the stretchable conductor, the paste for forming the stretchable dielectric, and the paste for forming the stretchable conductor were repeatedly printed and dried and cured using the screen printing method. An elastic capacitor having a laminated structure having a width of 10 mm and a length of 200 mm was obtained. The obtained stretchable capacitor was peeled off from the release PET film, and the stretch recovery rate and the 20% stretch stress were evaluated. The results are shown in Table 2.
Furthermore, a silver-coated thread is connected to both poles of the elastic capacitor with a conductive adhesive, the wiring is pulled out and connected to the LCR high tester manufactured by Hioki E.E. The relationship was measured. As a result, both showed a good response. The relationship between the degree of elongation and the capacitance was measured at a repetition cycle of 1 cycle / sec between 0% and 50% of the degree of elongation. As a result, hysteresis was not observed, showing a good response.

得られた伸縮性コンデンサをストレッチ素材からなる長袖シャツの両肘の内側と外側にそれぞれホットメルト接着シートを用いて貼り付けた。次いで左右のコンデンサのそれぞれ両極から長袖シャツの胸部分に取り付けたコネクタまで銀被覆糸にて配線を縫い付けた。本実施例では試験的にコネクタと日置電機社製ＬＣＲハイテスターを結線し、肘を曲げた際の１ＭＨｚにおける静電容量変化をモニターできるようにしてセンシングウェアを構成した。
得られたセンシングウェアを２５才の健康な男性に着用させ腕（肘）の曲げと静電容量変化の対応を測定した。結果、被験者は特に違和感を感じることなく運動を行い、肘の外側に配置された伸縮性コンデンサの静電容量と肘の曲げ角度がヒステリシス無く、良い相関を示すデータを得ることができた。
本実施例では、伸縮性コンデンサの配置を肘の外側と内側の二本に留めたが、さらに本数を増やして肘を取り囲むように伸縮性コンデンサを配置すれば、その中の最も大きな変化を示す伸縮性コンデンサの出力を肘の曲げ角度と認識するようにプログラムすれば、長袖シャツを多少ずらして着用した場合にも適切に肘の曲げ角度を検出可能になると考えられる。また。伸縮性コンデンサは十分な長さを有するために、多少の体格（腕の長さ）の違いは十分カバーできることも示唆された。
得られたセンシングウェアを３００ｍｍ×３００ｍｍの洗濯ネットに収め、洗濯耐久性試験後に再び、呼吸センシングの可否を確認した結果、問題無く動作することが確認された。The obtained stretchable capacitors were attached to the inside and outside of both elbows of a long-sleeved shirt made of stretch material using a hot-melt adhesive sheet, respectively. Next, wiring was sewn from both poles of the left and right capacitors to the connector attached to the chest of the long-sleeved shirt with silver-coated thread. In this embodiment, a connector and an LCR high tester manufactured by Hioki Electric Co., Ltd. are connected on a trial basis, and the sensing wear is configured so that the change in capacitance at 1 MHz when the elbow is bent can be monitored.
The obtained sensing wear was worn by a healthy 25-year-old man, and the correspondence between the bending of the arm (elbow) and the change in capacitance was measured. As a result, the subject exercised without feeling any discomfort, and the capacitance of the elastic capacitor placed on the outside of the elbow and the bending angle of the elbow had no hysteresis, and data showing a good correlation could be obtained.
In this embodiment, the elastic capacitors are arranged on the outside and the inside of the elbow, but if the number of elastic capacitors is further increased and the elastic capacitors are arranged so as to surround the elbow, the largest change among them is shown. If the output of the elastic capacitor is programmed to be recognized as the elbow bending angle, it will be possible to properly detect the elbow bending angle even when the long-sleeved shirt is worn with a slight shift. Also. It was also suggested that since the elastic capacitor has a sufficient length, it can sufficiently cover a slight difference in physique (arm length).
The obtained sensing wear was placed in a washing net of 300 mm × 300 mm, and after the washing durability test, the possibility of respiratory sensing was confirmed again, and as a result, it was confirmed that the operation was successful.

［実施例２２］
伸縮性誘電体層としてウレタン樹脂を用いた以外は実施例２１と同様に操作し、幅１０ｍｍ、長さ６００ｍｍの伸縮性コンデンサを製作した。評価結果を表２に示す。
得られた伸縮性コンデンサを、ストレッチ素材を用いたＴシャツの胸部周囲と腹部周囲にホットメルト接着シートにて貼り付け、同様に配線を付設してセンシングウェアを得た。
得られたセンシングウェアを２５才の健康な男性に着用させ就寝時の呼吸状態と静電容量変化の対応を測定した。結果、被験者は特に違和感を感じることなく熟睡し、睡眠中御呼吸状態を静電容量変化にてモニタリングすることが可能であった。本センシングウェアは睡眠時無呼吸症候群の検知などに有用であろう事が示唆された。また洗濯試験後も動作に問題は無かった。[Example 22]
An elastic capacitor having a width of 10 mm and a length of 600 mm was produced by operating in the same manner as in Example 21 except that a urethane resin was used as the elastic dielectric layer. The evaluation results are shown in Table 2.
The obtained stretchable capacitor was attached to the chest and abdomen of a T-shirt using a stretch material with a hot melt adhesive sheet, and wiring was similarly attached to obtain sensing wear.
The obtained sensing wear was worn by a healthy 25-year-old man, and the correspondence between the respiratory state at bedtime and the change in capacitance was measured. As a result, the subject slept soundly without feeling any discomfort, and it was possible to monitor the respiratory state during sleep by changing the capacitance. It was suggested that this sensing wear would be useful for detecting sleep apnea syndrome. In addition, there was no problem in operation even after the washing test.

［実施例２３］
伸縮性誘電体層として天然ゴムを用い、離型ＰＥＴフィルムではなく、ホットメルト層付きウレタンシートを基材に用いて、基材上に印刷法により伸縮性コンデンサを形成した。本実施例では、伸縮性導体層を延長して配線として使用できるように配置した。得られた伸縮性コンデンサを靴下長手方向の甲部分と、かかと部分に沿うようにホットメルト接着シートで貼り付け、伸縮性導電層による配線の端部に金属製のスナップホックを取り付けてコネクタとし、靴下型のセンシングウェアを得た。
得られたセンシングウェアにて足首の動きをヒステリシス無く、良好にモニタリングすることが可能であった。被験者は違和感を訴えなかった。また洗濯試験後も動作に問題は無かった。[Example 23]
A stretchable capacitor was formed on the base material by a printing method using natural rubber as the stretchable dielectric layer and using a urethane sheet with a hot melt layer as a base material instead of a release PET film. In this embodiment, the elastic conductor layer is extended so that it can be used as wiring. Attach the obtained elastic capacitor to the instep part in the longitudinal direction of the sock and the heel part with a hot melt adhesive sheet, and attach a metal snap hook to the end of the wiring with the elastic conductive layer to make a connector. I got a sock-type sensing wear.
With the obtained sensing wear, it was possible to monitor the movement of the ankle well without hysteresis. The subject did not complain of discomfort. In addition, there was no problem in operation even after the washing test.

［実施例２４］
バインダ樹脂にＳＢＲ（スチレン－ブタジエンゴム）を用いて、実施例と同様に操作して伸縮性導体形成用ペーストを得た。次いで得られたペーストを離型ＰＥＴフィルムにコーティングして乾燥後に剥離し、厚さ５６μｍの伸縮性導電シートを得た。
実施例１と同じ伸縮性誘電体層形成用ペーストを離型ＰＥＴフィルムにコーティングして乾燥後に剥離し、厚さ７８μｍの伸縮性誘電体シートを得た。各々のシートの評価結果を表２．に示す。
得られた伸縮性導体シートに伸縮性誘電体シートを重ね、さらに伸縮性導体シートを重ねて３層構成とし、離型ＰＥＴフィルムで挟み、ホットプレスにて三層をラミネートし、伸縮性コンデンサを得た。
得られた伸縮性コンデンサをタイツの腰横部分、臀部、膝部に配置してホットメルト接着シートで貼り付け、実施例１と同様に銀被覆糸にて配線し、下半身の動作確認用のセンシングウェアを得た。以下実施例１と同様に評価した。結果、得られたセンシングウェアにて膝の屈伸、腰の曲げ伸ばしをヒステリシス無く、良好にモニタリングすることが可能であった。被験者は違和感を訴えず、また洗濯試験後も動作に問題は無かった。
［比較例２］
実施例２４において伸縮性誘電体層として架橋天然ゴムシートを用いた以外は同様に操作して伸縮性コンデンサを得た。
次いで得られた伸縮性コンデンサを実施例２１と同様に長袖シャツに貼り付け、腕の運動モニター試験を実施した。結果、被験者は腕を曲げる際に大きな違和感を感じるということで、自然な動作の検出は困難であると判断した。[Example 24]
Using SBR (styrene-butadiene rubber) as the binder resin, a paste for forming an elastic conductor was obtained by operating in the same manner as in Examples. Then, the obtained paste was coated on a release PET film, dried and then peeled off to obtain a stretchable conductive sheet having a thickness of 56 μm.
The same stretchable dielectric layer forming paste as in Example 1 was coated on a release PET film, dried and then peeled off to obtain a stretchable dielectric sheet having a thickness of 78 μm. The evaluation results of each sheet are shown in Table 2. Shown in.
A stretchable dielectric sheet is layered on the obtained stretchable conductor sheet, and a stretchable conductor sheet is further layered to form a three-layer structure, sandwiched between release PET films, and three layers are laminated by hot pressing to form an stretchable capacitor. Obtained.
The obtained elastic capacitors are placed on the waist side, buttocks, and knees of tights, attached with a hot melt adhesive sheet, wired with silver-coated yarn in the same manner as in Example 1, and sensing for checking the operation of the lower body. I got the garment. Hereinafter, the evaluation was carried out in the same manner as in Example 1. As a result, it was possible to monitor the bending and stretching of the knee and the bending and stretching of the waist with the obtained sensing wear without hysteresis. The subject did not complain of discomfort, and there was no problem in operation after the washing test.
[Comparative Example 2]
A stretchable capacitor was obtained by the same operation except that a crosslinked natural rubber sheet was used as the stretchable dielectric layer in Example 24.
Next, the obtained elastic capacitor was attached to a long-sleeved shirt in the same manner as in Example 21, and an arm movement monitor test was performed. As a result, the subject felt a great sense of discomfort when bending his arm, and it was judged that it was difficult to detect natural movements.

Figure 0007060847000002
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［実施例３１］
＜樹脂製造例１＞
ポリウレタン樹脂組成物（Ａ）の合成
１Ｌの４つ口フラスコにＯＤＸ－２０４４（ＤＩＣ製ポリエステルジオール）１００部、鎖延長剤として１、６－ヘキサンジオール（宇部興産製）３０部をジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート９８部に入れ、マントルヒーターにセットした。攪拌シールをつけた攪拌棒、還流冷却器、温度検出器、玉栓をフラスコにセットして５０℃で３０分攪拌して溶解した。Ｔ－１００（東ソー製、イソシアネート）を５３部、触媒としてジブチル錫ジラウレート０．１部を添加した。反応熱による温度上昇が落ち着いたところで９０℃に昇温して４時間反応することによりポリウレタン樹脂組成物（Ａ）を得た。得られた樹脂の還元粘度（dl/g）は０．８１、 ガラス転移温度は－２０℃、ウレタン基濃度は３３２５ｍ当量／ｋｇ、弾性率は７０ＭＰａ、破断伸度は１１８０％であった。[Example 31]
<Resin production example 1>
Synthesis of Polyurethane Resin Composition (A) 100 parts of ODX-2044 (polyester diol manufactured by DIC) and 30 parts of 1,6-hexanediol (manufactured by Ube Kosan) as a chain extender in a 1 L 4-neck flask with diethylene glycol monoethyl ether. It was placed in 98 parts of acetate and set in a mantle heater. A stirring rod with a stirring seal, a reflux condenser, a temperature detector, and a ball stopper were set in a flask and stirred at 50 ° C. for 30 minutes to dissolve. 53 parts of T-100 (manufactured by Tosoh, isocyanate) was added, and 0.1 part of dibutyltin dilaurate was added as a catalyst. The polyurethane resin composition (A) was obtained by raising the temperature to 90 ° C. and reacting for 4 hours when the temperature rise due to the heat of reaction had settled down. The reduced viscosity (dl / g) of the obtained resin was 0.81, the glass transition temperature was −20 ° C., the urethane group concentration was 3325 m equivalent / kg, the elastic modulus was 70 MPa, and the elongation at break was 1180%.

＜導電性ペーストの作製例＞
まず、所定の溶剤量の半分量の溶剤にバインダー樹脂を溶解し、得られた溶液に金属系粒子、処理剤、残りの溶剤を添加して予備混合の後、三本ロールミルにて分散することによりペースト化し伸縮性導電ペーストを得た。ペースト組成は
バインダー樹脂（得られたポリウレタン樹脂） ６．８質量部
金属系粒子Ａｇ０１ ７３．０質量部
溶剤 １８．５質量部
硫酸バリウム １．３質量部
レベリング剤 ０．４質量部
である。ここに、金属系粒子Ａｇ０１は、三 井金属鉱業社製のＳＰＨ０２Ｊ（導電性粒子、銀粉末、平均粒子径：１μｍ）である。
溶剤：ＥＣＡは、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートである。
添加剤：硫酸バリウムは堺化学工業株式会社製Ｂ－３４（粒径０．３μｍ）である。
添加剤：レべリング剤は、 共栄社化学株式会社製ＭＫコンクである。
日清紡社製ホットメルト層付きポリウレタンフィルム：モビロンフィルムＭＦ１０３Ｆ３（厚さ１００μｍ、片面にホットメルト層を有する）を伸縮性誘電体層とし、その両面に、得られた伸縮性導電ペーストを厚さ２５μｍに成るように印刷し乾燥硬化し伸縮性コンデンサを得た。得られた伸縮性コンデンサを実施例１１と同様に評価した。結果を表３に示す。
［実施例３２］
日清紡社製ポリウレタンフィルム：モビロンフィルムＭＯＢ１００Ｓ（厚さ１００μｍ）を伸縮性誘電体層とし、その両面に、実施例３１にて得られた伸縮性導電ペーストを厚さ２５μｍになるように印刷し乾燥硬化し伸縮性コンデンサを得た。得られた伸縮性コンデンサを実施例１１と同様に評価した。結果を表３に示す。
［実施例３３］
ニッカン工業社製 ＮＳシート（厚さ４０μｍ）を伸縮性誘電体層とし、その両面に、実施例３１にて得られた伸縮性導電ペーストを厚さ２５μｍになるように印刷し乾燥硬化し伸縮性コンデンサを得た。得られた伸縮性コンデンサを実施例１１と同様に評価した。結果を表３に示す。
［実施例３４］
ＤＩＮＧＺＩＮＧ社製ポリウレタンフィルム：Ｐｒｏｖｅｃｔａ ＦＳ１１２３（厚さ５０μｍ）を伸縮性誘電体層とし、その両面に、実施例３１にて得られた伸縮性導電ペーストを厚さ２５μｍになるように印刷し乾燥硬化し伸縮性コンデンサを得た。得られた伸縮性コンデンサを実施例１１と同様に評価した。結果を表３に示す。<Example of manufacturing conductive paste>
First, the binder resin is dissolved in half the amount of the predetermined solvent, metal particles, a treatment agent, and the remaining solvent are added to the obtained solution, premixed, and then dispersed in a three-roll mill. To obtain a stretchable conductive paste. The paste composition is a binder resin (polyurethane resin obtained) 6.8 parts by mass Metal particles Ag01 73.0 parts by mass Solvent 18.5 parts by mass Barium sulfate 1.3 parts by mass Leveling agent 0.4 parts by mass. Here, the metallic particles Ag01 are SPH02J (conductive particles, silver powder, average particle diameter: 1 μm) manufactured by Mitsui Metal Mining Co., Ltd.
Solvent: ECA is diethylene glycol monoethyl ether acetate.
Additive: Barium sulfate is B-34 (particle size 0.3 μm) manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.
Additive: The leveling agent is MK Conch manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
Polyurethane film with hot melt layer manufactured by Nisshinbo: Mobilon film MF103F3 (thickness 100 μm, having a hot melt layer on one side) is used as an elastic dielectric layer, and the obtained elastic conductive paste is 25 μm thick on both sides thereof. It was printed so as to be, and dried and cured to obtain an elastic capacitor. The obtained stretchable capacitor was evaluated in the same manner as in Example 11. The results are shown in Table 3.
[Example 32]
Polyurethane film manufactured by Nisshinbo Co., Ltd .: Mobilon film MOB100S (thickness 100 μm) is used as an elastic dielectric layer, and the elastic conductive paste obtained in Example 31 is printed on both sides thereof so as to have a thickness of 25 μm and dried. It was cured to obtain an elastic capacitor. The obtained stretchable capacitor was evaluated in the same manner as in Example 11. The results are shown in Table 3.
[Example 33]
An NS sheet (thickness 40 μm) manufactured by Nikkan Kogyo Co., Ltd. is used as an elastic dielectric layer, and the elastic conductive paste obtained in Example 31 is printed on both sides thereof so as to have a thickness of 25 μm, dried and cured, and stretchable. I got a capacitor. The obtained stretchable capacitor was evaluated in the same manner as in Example 11. The results are shown in Table 3.
[Example 34]
Polyurethane film manufactured by DINGZING Co., Ltd .: Projecta FS1123 (thickness 50 μm) is used as an elastic dielectric layer, and the elastic conductive paste obtained in Example 31 is printed on both sides thereof so as to have a thickness of 25 μm and dried and cured. Obtained a stretchable capacitor. The obtained stretchable capacitor was evaluated in the same manner as in Example 11. The results are shown in Table 3.

Figure 0007060847000003
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 産業上の利用分野Industrial application field

以上、示してきたように、本発明の伸縮性コンデンサは、長さ方向の伸度と静電容量が良い対応を示すため、様々な変位、変形を検知するセンサー素子として有用である。また、本発明の伸縮性コンデンサは、長さ方向の伸度と静電容量がヒステリシス無く良い対応を示すため、様々な変位、変形を検知するセンサ素子として有用である。さらに本発明の伸縮性コンデンサは、伸張時の応力が小さいため、そのままで、あるいは伸張応力の小さいベルト状基材と組み合わせて、身体に巻き付けて呼吸による身体の周長変化を、被験者に違和感を与えずに測定可能である。さらに本発明の伸縮性コンデンサを用いたセンシングウェアは、自然な着用感であり、進退の動作、状態を非侵襲な状態で計測可能である。なお本実施例では試験的に、デスクトップ型のＬＣＲハイテスターを用いたが、実用においては、小型の計測器と通信機能を組み合わせて、遠隔測定が可能となる。本発明のセンシングウェアは四肢の運動、体形、姿勢、のみならず、呼吸、咀嚼、嚥下、脈動、胎動などを検出することも可能であり、就寝中の動作のモニター、あるいは自動車や機械装置の運転中、各種作業中の身体モニターが可能であり、モーションキャプチャにも応用可能である。さらに本発明は人体のみならず、動物、機械装置にも適用が可能である。 As described above, the elastic capacitor of the present invention has a good correspondence between the elongation in the length direction and the capacitance, and is therefore useful as a sensor element for detecting various displacements and deformations. Further, the elastic capacitor of the present invention is useful as a sensor element for detecting various displacements and deformations because the elongation in the length direction and the capacitance show a good correspondence without hysteresis. Further, since the stretchable capacitor of the present invention has a small stress during stretching, the subject feels uncomfortable with the change in the circumference of the body due to breathing by wrapping it around the body as it is or in combination with a belt-shaped base material having a small stretching stress. It can be measured without giving. Further, the sensing wear using the elastic capacitor of the present invention has a natural wearing feeling, and can measure the movement and state of advancing and retreating in a non-invasive state. In this embodiment, a desktop type LCR high tester was used on a trial basis, but in practical use, remote measurement is possible by combining a small measuring instrument and a communication function. The sensing wear of the present invention can detect not only limb movement, body shape, posture, but also breathing, mastication, swallowing, pulsation, fetal movement, etc. It is possible to monitor the body while driving and performing various tasks, and it can also be applied to motion capture. Further, the present invention can be applied not only to the human body but also to animals and mechanical devices.

１．伸縮性導体層（表面電極）
２．伸縮性誘電体層
３．伸縮性導体層（背面電極）
４．伸縮性導体
５．伸縮性誘電体
６．ホットメルト接着層
７．基材
１１．伸縮性基材
１２．伸縮性下地層
１３．第１の伸縮性導体層
１４．伸縮性誘電体層
１５．第２の伸縮性導体層
１６．伸縮性絶縁カバー層
１７．裏面電極
１８．スルーホール
１９．仮基材




1. 1. Elastic conductor layer (surface electrode)
2. 2. Elastic dielectric layer 3. Elastic conductor layer (back electrode)
4. Elastic conductor 5. Stretchable Dielectric 6. Hot melt adhesive layer 7. Base material 11. Elastic base material 12. Elastic base layer 13. First elastic conductor layer 14. Elastic dielectric layer 15. Second elastic conductor layer 16. Elastic insulation cover layer 17. Back electrode 18. Through hole 19. Temporary base material

Claims (23)

伸縮性導体層、伸縮性誘電体層、伸縮性導体層の順で積層された層構成を少なくとも有するコンデンサであって、前記伸縮性導体層は金属粒子を含有する組成物であって、非伸張時の比抵抗が３×１０－３Ωｃｍ以下であり、かつ１００％伸張時の比抵抗が非伸張時の１００倍以内であり、
前記伸縮性誘電体層の、透湿度が４０００ｇ／ｍ ２ ・２４ｈｒ以下であることを特徴とする伸縮性コンデンサ。 A capacitor having at least a layer structure in which a stretchable conductor layer, a stretchable dielectric layer, and a stretchable conductor layer are laminated in this order, wherein the stretchable conductor layer is a composition containing metal particles and is non-stretchable. The resistivity at time is 3 × 10 -3 Ωcm or less, and the resistivity at 100% elongation is within 100 times that at non-extension .
A stretchable capacitor of the stretchable dielectric layer, characterized in that the moisture permeability is 4000 g / m 2.24 hr or less . 前記伸縮性誘電体層は、無負荷時の比誘電率が２．５以上であり、かつ比誘電率が５以上の無機フィラーを１０質量％以下の割合で含有していることを特徴とする請求項１記載の伸縮性コンデンサ。 The stretchable dielectric layer is characterized by containing an inorganic filler having a relative permittivity of 2.5 or more when no load is applied and an inorganic filler having a relative permittivity of 5 or more in a proportion of 10% by mass or less. The elastic capacitor according to claim 1. 前記伸縮性導体層は、金属粒子および、引張弾性率が１ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下の柔軟性樹脂を少なくとも含有する伸縮性導体組成物からなり、柔軟性樹脂の配合量が、金属粒子と柔軟性樹脂の合計に対して７～３５質量％であることを特徴とする請求項１または２に記載の伸縮性コンデンサ。 The stretchable conductor layer is composed of a stretchable conductor composition containing at least metal particles and a flexible resin having a tensile elastic modulus of 1 MPa or more and 1000 MPa or less, and the blending amount of the flexible resin is the same as that of the metal particles and the flexible resin. The elastic capacitor according to claim 1 or 2, wherein the elastic capacitor is 7 to 35% by mass based on the total amount. 前記伸縮性誘電体層が、ホットメルト接着性を有す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伸縮性コンデンサ。 The stretchable capacitor according to any one of claims 1 to 3, wherein the stretchable dielectric layer has hot melt adhesiveness. 前記伸縮性誘電体層の、絶縁破壊電圧は１．０ｋＶ以上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伸縮性コンデンサ。 The stretchable capacitor according to any one of claims 1 to 4 , wherein the breakdown voltage of the stretchable dielectric layer is 1.0 kV or more. 前記伸縮性誘電体層が、少なくとも片面にホットメルト接着性のある層を有する多層構造であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の伸縮性コンデンサ。 The stretchable capacitor according to any one of claims 1 to 5 , wherein the stretchable dielectric layer has a multi-layer structure having a layer having hot melt adhesiveness on at least one side thereof. 面方向に１００％伸張させた場合の伸張回復率が９８％以上であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の伸縮性コンデンサ。 The stretchable capacitor according to any one of claims 1 to 6 , wherein the stretch recovery rate when stretched 100% in the plane direction is 98% or more. 請求項１から７のいずれかに記載の伸縮性コンデンサの伸縮性誘電体層の面方向を、測定対象の変形方向に向けて配置し、測定対象の伸縮変形に応じて変化する伸縮性コンデンサの静電容量変化を検知することによって、測定対象の変形を検知する変形センサ。 A stretchable capacitor according to any one of claims 1 to 7 , wherein the surface direction of the stretchable dielectric layer of the stretchable capacitor is arranged toward the deformation direction of the measurement target, and the stretchable capacitor changes according to the stretch deformation of the measurement target. A deformation sensor that detects the deformation of the measurement target by detecting the change in capacitance. 前記測定対象の伸縮変形に応じて変化する伸縮性コンデンサの静電容量変化が、主として伸縮性誘電体層の面方向への伸縮に伴う、伸縮性誘電体層の厚さ方向への伸縮による静電容量の変化であることを特徴とする請求項８に記載の変形センサ。 The change in capacitance of the stretchable capacitor that changes according to the stretch deformation of the measurement target is static electricity due to the stretch in the thickness direction of the stretchable dielectric layer mainly due to the stretch in the plane direction of the stretchable dielectric layer. The deformation sensor according to claim 8 , wherein the deformation sensor is a change in electric capacity. 少なくとも、伸縮性の素材からなるベルト状基材と、ベルト状基材の伸縮に応じて変形可能な伸縮性コンデンサを備え、
前記伸縮性コンデンサは、透湿度が４０００ｇ／ｍ ２ ・２４ｈｒ以下の伸縮性誘電体層を含む事を特徴とする変位センサ。 At least, a belt-shaped base material made of a stretchable material and a stretchable capacitor that can be deformed according to the expansion and contraction of the belt-shaped base material are provided .
The stretchable capacitor is a displacement sensor including a stretchable dielectric layer having a moisture permeability of 4000 g / m 2.24 hr or less . 前記伸縮性コンデンサの変形がコンデンサの誘電体層の面方向への変形である事を特徴とする請求項１０記載の変位センサ。 The displacement sensor according to claim 10 , wherein the deformation of the elastic capacitor is a deformation of the dielectric layer of the capacitor in the surface direction. 前記伸縮性コンデンサが、伸縮性導体層、伸縮性誘電体層、伸縮性導体層の順で積層された層構成を有するコンデンサであって、前記伸縮性導体層の比抵抗が１×１０－３Ωｃｍ以下であり、前記伸縮性誘電体層が、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を特徴とする請求項１０または１１に記載の変位センサ。 The stretchable capacitor is a capacitor having a layer structure in which a stretchable conductor layer, a stretchable dielectric layer, and a stretchable conductor layer are laminated in this order, and the specific resistance of the stretchable conductor layer is 1 × 10 -3 . The displacement sensor according to claim 10 or 11 , wherein the stretchable dielectric layer is made of a stretchable insulating polymer having a tensile yield elongation of 70% or more, which is Ω cm or less. 変位センサのベルト長さ方向への２０％伸長時の応力が２０Ｎ以下であることを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の変位センサ。 The displacement sensor according to any one of claims 10 to 12 , wherein the stress at the time of 20% extension of the displacement sensor in the belt length direction is 20 N or less. 前記ベルト状基材の全長に対して、伸縮性コンデンサを備える部分が１０％以上１００％以下であることを特徴とする請求項１０から１３のいずれかに記載の変位センサ。 The displacement sensor according to any one of claims 10 to 13 , wherein the portion provided with the elastic capacitor is 10% or more and 100% or less with respect to the total length of the belt-shaped substrate . 請求項１０～１４のいずれかに記載の変位センサを、人体の胴体周囲に配置し、胴体の周長変化を測定することにより呼吸状態を検知することを特徴とする呼吸状態のセンシング方法。 A method for sensing a respiratory state, wherein the displacement sensor according to any one of claims 10 to 14 is arranged around the body of a human body, and the respiratory state is detected by measuring a change in the circumference of the body. 伸縮性コンデンサ、伸縮性コンデンサと伸縮性コンデンサの静電容量を検出するデバイスとを接続するための電気配線を備え、
前記伸縮性コンデンサは、透湿度が４０００ｇ／ｍ ２ ・２４ｈｒ以下の伸縮性誘電体層を含む事を特徴とするセンシングウェア。 Equipped with elastic capacitors, electrical wiring for connecting elastic capacitors and devices that detect the capacitance of elastic capacitors ,
The stretchable capacitor is a sensing wear including a stretchable dielectric layer having a moisture permeability of 4000 g / m 2.24 hr or less . 前記伸縮性コンデンサが、伸縮性導体層、伸縮性誘電体層、伸縮性導体層の順で積層された層構成を有するコンデンサであって、前記伸縮性導体層の比抵抗が１×１０－３Ωｃｍ以下であり、前記伸縮性誘電体層が、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を特徴とする請求項１６に記載のセンシングウェア。 The stretchable capacitor is a capacitor having a layer structure in which a stretchable conductor layer, a stretchable dielectric layer, and a stretchable conductor layer are laminated in this order, and the specific resistance of the stretchable conductor layer is 1 × 10 -3 . The sensing wear according to claim 16 , wherein the stretchable dielectric layer is made of a stretchable insulating polymer having a tensile yield elongation of 70% or more, which is Ω cm or less. 前記伸縮性コンデンサの変形が、ウェアの伸長方向となるように配置されていることを特徴とする請求項１６または１７に記載のセンシングウェア。 The sensing wear according to claim 16 or 17 , wherein the deformation of the stretchable capacitor is arranged so as to be in the extension direction of the wear. 前記伸縮性コンデンサの面方向への２０％伸長時の応力が１５Ｎ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１６から１８のいずれかに記載のセンシングウェア。 The sensing wear according to any one of claims 16 to 18 , wherein the stress at 20% elongation in the plane direction of the stretchable capacitor is 15 N / cm or less. 人体上半身用の衣服であり、少なくとも肘部分、上腕周囲、下腕周囲、肩部分、背面、胸部周囲、腹部周囲、脇腹部分のいずれかの個所に前記伸縮性コンデンサを配置した事を特徴とする請求項１６から１９のいずれかに記載のセンシングウェア。 It is a garment for the upper body of the human body, and is characterized in that the elastic condenser is placed at least in any of the elbow part, the upper arm circumference, the lower arm circumference, the shoulder part, the back, the chest circumference, the abdomen circumference, and the flank part. The sensing wear according to any one of claims 16 to 19 . 人体下半身用の衣服であり、少なくとも膝部分、足首部分、大腿部周囲、脛部周囲、股関節部分、腰部分のいずれかの個所に前記伸縮性コンデンサを配置した事を特徴とする請求項１６から１９のいずれかに記載のセンシングウェア。 Claim 16 which is a garment for the lower body of the human body, wherein the elastic capacitor is arranged at least at any one of the knee part, the ankle part, the thigh part circumference, the shin part part, the hip joint part, and the waist part. The sensing wear according to any one of 19 to 19 . 手袋形状であり、少なくとも手首、手指の各関節の一個所以上のいずれかの部分に前記伸縮性コンデンサを配置した事を特徴とする請求項１６から１９のいずれかに記載のセンシングウェア。 The sensing wear according to any one of claims 16 to 19 , which is in the shape of a glove and comprises arranging the elastic capacitor in at least one part of each joint of the wrist and the finger. 靴下形状であり、少なくとも足首、足指の各関節の一個所以上のいずれかの部分に前記伸縮性コンデンサを配置した事を特徴とする請求項１６から１９のいずれかに記載のセンシングウェア。 The sensing wear according to any one of claims 16 to 19 , which is in the shape of a sock and comprises arranging the elastic capacitor in at least one of one or more parts of each joint of the ankle and the toe.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019246042A1 (en) * 2018-06-18 2019-12-26 Dupont Electronics, Inc. Polymer thick film dielectric paste composition
JP7204089B2 (en) * 2018-07-06 2023-01-16 グンゼ株式会社 Tensile sensor and its manufacturing method
TWI683326B (en) * 2018-09-21 2020-01-21 矽品精密工業股份有限公司 Line circuit capacitance structure
CN110657741A (en) * 2019-07-18 2020-01-07 宁波韧和科技有限公司 Capacitive elastic strain sensor, and preparation method and application thereof
JP6863509B1 (en) * 2020-06-16 2021-04-21 東洋紡株式会社 Elastic capacitor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004279370A (en) 2003-03-19 2004-10-07 Denso Corp Capacity type humidity sensor
JP2011002256A (en) 2009-06-16 2011-01-06 Hyper Drive Corp Sensor using field reactive polymer
JP2011501990A (en) 2007-10-18 2011-01-20 ラハミム・シェイク Apnea detector and system
JP2016153729A (en) 2015-02-20 2016-08-25 住友理工株式会社 Deformation amount measuring structure

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2014080470A1 (en) * 2012-11-21 2017-01-05 住友理工株式会社 Flexible conductive member and transducer using the same
JP6406359B2 (en) * 2015-01-14 2018-10-17 東洋紡株式会社 Conductive fabric
CN105448537B (en) * 2015-12-09 2017-10-27 华东理工大学 Stretchable gel of modified polyolefine elastomer and application thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004279370A (en) 2003-03-19 2004-10-07 Denso Corp Capacity type humidity sensor
JP2011501990A (en) 2007-10-18 2011-01-20 ラハミム・シェイク Apnea detector and system
JP2011002256A (en) 2009-06-16 2011-01-06 Hyper Drive Corp Sensor using field reactive polymer
JP2016153729A (en) 2015-02-20 2016-08-25 住友理工株式会社 Deformation amount measuring structure

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