WO2005001406A1 - 可撓性素子 - Google Patents

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WO2005001406A1
WO2005001406A1 PCT/JP2004/009008 JP2004009008W WO2005001406A1 WO 2005001406 A1 WO2005001406 A1 WO 2005001406A1 JP 2004009008 W JP2004009008 W JP 2004009008W WO 2005001406 A1 WO2005001406 A1 WO 2005001406A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flexible element
exchange resin
ion exchange
ion
element according
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/009008
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kenji Kato
Minoru Nakayama
Original Assignee
Eamex Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eamex Corporation filed Critical Eamex Corporation
Publication of WO2005001406A1 publication Critical patent/WO2005001406A1/ja

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/005—Electro-chemical actuators; Actuators having a material for absorbing or desorbing gas, e.g. a metal hydride; Actuators using the difference in osmotic pressure between fluids; Actuators with elements stretchable when contacted with liquid rich in ions, with UV light, with a salt solution

Definitions

  • the present invention relates to a flexible element that converts deformation into electric energy.
  • a piezoelectric element using piezoelectric ceramics As a device for directly converting a force into an electric signal, a piezoelectric element using piezoelectric ceramics is widely used. Piezoelectric ceramics convert a stress or force into an electric signal by a piezoelectric effect that generates electric charges when the ceramic receives stress or force. According to such a principle, the piezoelectric element converts a force applied to the piezoelectric element into electric energy, and is used for a power generation unit, a detection unit of a sensor device, and the like. As the piezoelectric ceramics, barium titanate or lead dinoleconate titanate (PZT) is generally used.
  • PZT lead dinoleconate titanate
  • a piezoelectric element using piezoelectric ceramics a material in which metal electrodes are laminated on piezoelectric ceramics is generally used for applications that do not require flexibility.
  • flexible piezoelectric elements are used for applications such as flexible cables.
  • a piezoelectric element in which a metal electrode layer is formed on a resin layer made of a piezoelectric composite material containing PZT coated with a titanium coupling agent and chlorinated polyethylene. (See, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 JP-A-2000-58940 (pages 2 to 3)
  • piezoelectric ceramics have a high specific gravity.
  • Barium titanate, a piezoelectric ceramic is about 5.7 (10 3 kg / m 3 )
  • lead zirconate titanate (PZT) is about 7.5 (10 3 kg / m 3 ).
  • the resin component 100 g includes a piezoelectric ceramic (PZT) 58 ⁇ 7 volume 0/0.
  • the piezoelectric element having flexibility has a very high specific gravity because the resin component which is a binder contains a ceramic powder having a high specific gravity and further includes a metal electrode.
  • the flexible piezoelectric element is used as a sensor at the distal end of a bending drive device such as a catheter, it is difficult to make a large motion such as bending.
  • a drive unit for determining the traveling direction in addition to the piezoelectric element, in the vicinity of the distal end, which complicates the configuration of the device.
  • an element that combines a sensor and a drive unit at the tip of the bend drive device if possible, in order to simplify the structure of the device and make it a bend drive device that can be easily inserted into a narrow tube. It is desirable to install
  • An object of the present invention is to obtain a light-weight and flexible element that converts mechanical energy into electric energy.
  • an element is an ion-exchange resin composite in which an electrode layer is formed on an ion-exchange resin layer, and the electrode layer is formed on the ion-exchange resin layer.
  • the ion-exchange resin is flexible because it is in a water-containing state, and the force is in contact with the electrode layer. Since the resin layer is composed of the resin component and the aqueous liquid component, the specific gravity is 2 or less, and it has been found that a lightweight piezoelectric element can be easily obtained, and the present invention has been accomplished.
  • the present inventor has concluded that the above-mentioned flexible element that converts element deformation into electric energy is a flexible element that converts element deformation into electric energy and is driven by applying a voltage. They found that they could be used as elements, and that they could be used in various applications, such as for use at the tip of a bending drive, as an element that has both a sensor function and a drive function. Heading, which has led to the present invention.
  • FIG. 1 (a) is a cross-sectional view of one embodiment of a flexible element of the present invention.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing a state where the flexible element of FIG. 1A is deformed.
  • FIG. 2 is a schematic view of another embodiment of the flexible element of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic view of an embodiment of a flexible element that converts element deformation into electric energy and drives the element according to the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of electromotive force measurement in the flexible element of the present invention.
  • the present invention is an element, which is an ion-exchange resin composite in which an electrode layer is formed on an ion-exchange resin layer, wherein a plurality of the electrode layers are formed on the ion-exchange resin layer.
  • a flexible element that converts the deformation of the element into electric energy.
  • the flexible element functions as a flexible element that converts electric energy when the ion exchange resin layer in the ion exchange resin composite is swollen with water.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of a flexible element that converts element deformation into electric energy when the electrode layers 2 and 2 ′ are provided so as to sandwich the ion-exchange resin layer 3. is there.
  • the flexible element 1 changes from the stationary state of FIG. 1 (a) to a state of deformation as shown in FIG. 1 (b).
  • the state of FIG. 1 (b) at least one of the two or more electrodes formed on the ion-exchange resin layer expands, and the other electrode layer 2 'contracts.
  • the electrode layer 2 serves as a negative electrode, and the electrode layer 2 'serves as a positive electrode.
  • the resin component of the ion exchange resin layer is an anion exchange resin, the positive and negative electrodes are reversed.
  • the electrode layer 2 Due to the bias of the charges, the electrode layer 2 'becomes a positive electrode, the electrode layer 2 becomes a negative electrode, and the charges move from the negative electrode to the positive electrode.
  • the current flows from the electrode layer 2 'to the electrode layer 2. That is, the flexible element is different from a normal piezoelectric element because it obtains electric energy by electrochemical ionic behavior.
  • FIG. 2 is a schematic view of another embodiment of the flexible element of the present invention.
  • a flexible element 11 that converts element deformation into electric energy has a configuration in which electrode layers 12 and 12 ′ are provided on both surfaces of an ion exchange resin layer 13.
  • a known voltmeter is attached.
  • pressure is applied to the electrode layer 12 using the pressing member 14. Due to this calo pressure, the electrode layer 12 which is one electrode layer of the flexible element 11 is extended, and an electromotive force is obtained.
  • FIG. 2 shows an embodiment in which one electrode layer is elongated, but the electrode layer may be elongated not by pressing but by tension.
  • the movement of such charges can be measured by a voltmeter, and the amount of movement of the charges changes depending on the magnitude of the displacement applied to the flexible element.
  • the displacement amount can be specified.
  • the elastic constant of the element is constant, the external force applied from the displacement can be calculated.
  • the flexible element of the present invention is an element that is an ion-exchange resin composite in which an electrode layer is formed on an ion-exchange resin layer, and a plurality of the electrode layers are formed on the ion-exchange resin layer. ing.
  • the ion-exchange resin composite only needs to have a plurality of electrode layers formed on the ion-exchange resin layer. Since the electrode layer is provided so that a counter electrode can be formed, the electrode layer becomes a negative electrode and a positive electrode by the deformation of the element as described above, and electric energy is obtained.
  • the electrode layer is formed on one surface of the ion exchange resin layer as long as a plurality of electrodes are formed on the ion exchange resin layer and are insulated from each other so that an electrode pair can be formed. Electrodes may be formed on one surface and the other surface of the ion-exchange resin layer, respectively, where the electrodes may be formed. When electrode layers are formed on both surfaces of the ion-exchange resin layer, a plurality of electrode layers may be formed on only one surface of the ion-exchange resin layer while being insulated from each other. A plurality of electrode layers may be formed on both sides.
  • the ion exchange resin composite can be obtained by a known method.
  • the ion exchange resin composite can be obtained by forming a metal layer by performing electroless plating on the ion exchange resin and using the metal layer as an electrode layer.
  • the electroless plating for example, a metal complex such as a platinum complex or a gold complex is added to the ion exchange resin in a state where the ion exchange resin is swollen by immersion in water after performing a surface roughening treatment.
  • An electroless plating method in which an adsorption step for adsorbing the metal is carried out, a reduction step for reducing the metal complex adsorbed in the next step with a reducing agent to deposit a metal, and a washing step for washing and removing the reducing agent, if desired.
  • adsorption step, the reduction step, and the cleaning step can be repeatedly performed in order to make the electrode layer, which is an electrode, thick enough to allow current to flow and bend.
  • an electrode layer is formed by growing an electrode layer in the interior direction of the ion-exchange resin, and a cross section of the electrode layer is formed at an interface between the ion-exchange resin and the electrode layer.
  • Has a fractal structure so that a large electric double layer can be provided at the interface between the electrode layer and the ion exchange resin layer.
  • the electrode layer has a fractal structure in the direction of the inside of the ion-exchange resin layer, the ion-exchange resin composite has durability even when repeatedly bent since an anchor effect works.
  • the ion exchange resin is not particularly limited.
  • the ion exchange resin is not particularly limited, and any known ion exchange resin can be used, such as a resin obtained by introducing a hydrophilic functional group such as a sulfonic acid group or a carboxyl group into polyethylene, polystyrene, a fluororesin, or the like. Can be used.
  • Such a resin examples include a perfluorosulfonic acid resin (trade name “Nafion”, manufactured by DuPont), a perfluorocarboxylic acid resin (trade name “Flemion”, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), and ACIPLEX (manufactured by Asahi Kasei Corporation) , NEOSE PTA (made of Tokumane earth) can be used.
  • a perfluorosulfonic acid resin trade name “Nafion”, manufactured by DuPont
  • a perfluorocarboxylic acid resin trade name “Flemion”, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.
  • ACIPLEX manufactured by Asahi Kasei Corporation
  • NEOSE PTA made of Tokumane earth
  • the metal complex solution used in the electroless plating adsorption step is not particularly limited as long as the metal layer formed by reduction contains a metal complex that can function as an electrode layer. Not something.
  • a metal complex such as a gold complex, a platinum complex, a palladium complex, a rhodium complex, and a lutenium complex because a metal having a low ionization tendency is electrochemically stable. Since the metal is used in water as an electrode, a metal complex composed of a noble metal having good electrical conductivity and high electrochemical stability is preferred, and a gold complex containing gold, which is relatively unlikely to undergo electrolysis, is preferred.
  • the solvent of the metal salt solution is not particularly limited, but dissolution of the metal salt is acceptable. It is preferable that the solvent contains water as a main component because the solvent is easy and the handling is easy, and the metal salt solution is preferably an aqueous metal salt solution. Therefore, the metal complex solution is preferably an aqueous solution of a metal complex, particularly preferably an aqueous solution of a gold complex or an aqueous solution of a platinum complex, and more preferably an aqueous solution of a gold complex.
  • the type is appropriately selected and used according to the type of the metal complex used in the metal complex solution adsorbed on the ion exchange resin.
  • sodium sulfite, hydrazine, sodium borohydride and the like can be used.
  • an acid or an alkali may be added as necessary.
  • the concentration of the reducing agent solution is not particularly limited as long as the reducing agent solution contains a sufficient amount of the reducing agent to obtain the amount of metal precipitated by reduction of the metal complex. It is also possible to use the same concentration as the metal salt solution used when forming an electrode by electrolysis.
  • the reducing agent solution may contain a good solvent for the ion exchange resin.
  • the method for forming a plurality of electrode layers on the ion-exchange resin layer obtained by the above-described electroless plating is not particularly limited.
  • a method for forming an electrode layer on the ion-exchange resin layer may be used.
  • the metal layer may be partially cut away using laser irradiation or a sharp blade to form metal layers that are insulated from each other.
  • the flexible element of the present invention may be a membrane-shaped ion-exchange resin composite obtained by performing electroless plating on a membrane-shaped ion-exchange resin whose shape is not particularly limited.
  • an electrode layer is formed on the inner surface and / or outer surface of the cylindrical ion exchange resin, and an insulating groove is provided by laser irradiation or the like to form a plurality of electrodes that can form mutually insulated electrode pairs.
  • An ion exchange resin composite having a layer may be used as the flexible element.
  • the flexible element has sufficient flexibility so that the membrane-like ion-exchange resin composite is formed into a cylindrical, box-like, short-diameter, flat-plate, column-shaped, prism-shaped, coil-shaped, or the like. It can be easily formed into a desired shape. Therefore, the flexible element of the present invention has excellent moldability.
  • the flexible element When the flexible element has a cylindrical shape, two or more electrode layers are insulated from each other on the same surface of the cylindrical ion exchange resin layer. It can be a distributed flexible element. In the case of the cylindrical flexible element, each of the 360 ° It is more preferable that the flexible element be provided with three or more electrode layers in order to facilitate sensing from the direction. This flexible element has two or more electrode layers on the same surface of a cylindrical ion-exchange resin layer. Therefore, it is useful as a sensor because the force applied to the outer periphery of the cylindrical element can be easily detected.
  • the thickness of the ion-exchange resin composite constituting the flexible element of the present invention is not particularly limited, but is 0.05 mm because the thickness is such that flexibility can be easily exhibited. It is preferable that the distance is 0.05 mm or more, more preferably 5 mm. In addition, since it can be sensed by a normal voltmeter without using an apparatus such as an amplifier, the diameter is preferably 0.5 mm or more.
  • the flexible element of the present invention is an element that converts a deformation as shown in Fig. 1 (b) into electric energy. Therefore, it is preferable that the flexible element has a shape capable of facilitating deformation, and therefore, the ratio of the area of the ion exchange resin composite to the thickness of the ion exchange resin composite is reduced. It is more preferably 20 (mmVmm), more preferably 10 (mm 2 / mm).
  • the flexible element of the present invention is a flexible element that is an ion-exchange resin composite in which an electrode layer is formed on an ion-exchange resin layer, and a plurality of the electrode layers are provided on the ion-exchange resin layer. It is also an element that converts element deformation into electric energy by extending at least one electrode layer and / or shrinking at least one electrode layer among a plurality of formed electrode layers.
  • the flexible element is not particularly limited as long as it is formed of an ion-exchange resin composite in which an electrode layer is formed on an ion-exchange resin layer.
  • the flexible element may be the ion exchange resin composite itself, or the outside of the ion exchange resin composite may be partially or entirely covered with a coating layer.
  • the flexible element can be used by being immersed in water, so that it can be used in water. It is suitable as a mechanical sensor.
  • the flexible element is an ion-exchange resin composite having a plurality of layers, the swelling state of the ion-exchange resin layer can be easily maintained even when not in water or under a high humidity environment. It is suitable as a sensor usually incorporated in a device.
  • the flexible element of the present invention is in a state where the ion exchange resin is swollen by the solution containing ions.
  • the ions function as charge carriers and are not particularly limited.
  • the resin component of the ion exchange resin is a cation exchange resin, (CH 2) N + (CH 2) (CH 2) N + (C 2 )
  • D Pumium ion, tetraalkylphosphonium ion such as (C H) P, H, Li N
  • any divalent or trivalent ion such as Cu z Ni z Co z Fe z Fe a A1 ⁇ + , Zn Z ⁇ Pb Sn Mg Ca Z ⁇ Sr, Ba Cr it can.
  • the cation is preferably a divalent cation because a larger electromotive force can be generated as compared with a valent cation. This is thought to be due to the high charge density due to the small divalent and trivalent ionic force S ionic radius.
  • the same concentration (Na + When 0.5 mol / L) Li + is used, the electromotive force is 2.8 times that of Na +.
  • the electromotive force is eight times that of Na + .
  • the ions contained in the solution in the ion exchange resin are preferably divalent or trivalent ions, and more preferably divalent ions.
  • the solution for swelling the ion exchange resin of the flexible element of the present invention is a solution containing an anion
  • BF PF CIO Ts SO 2 NO Cl_ is used as the anion.
  • the ions in the solution contained in the ion exchange resin are preferably ions having an ionic radius.
  • the solvent used for the solution containing ions contained in the ion-exchange resin is a solvent that dissolves ions regardless of whether the ion-exchange resin is a cation-exchange resin or an anion-exchange resin. Polar solvent If so, there is no particular limitation.
  • the present invention is also a flexible element that converts deformation into electrical energy and is driven by applying a voltage.
  • an element having flexibility and converting element deformation into electric energy an element including piezoelectric ceramic particles in a resin component is known. However, the element is driven by applying a voltage to an electrode layer of the element. The element is unknown.
  • a flexible element that is an ion-exchange resin composite having an electrode layer formed on an ion-exchange resin layer and having a plurality of electrode layers formed on the ion-exchange resin layer is used.
  • a flexible element that converts the deformation of the element into electric energy and is driven by applying a voltage to the electrode layer of the element was obtained.
  • the flexible element of the present invention which is driven by converting the deformation of the element into electric energy and applying a voltage to the electrode layer of the element, can be driven. Same as described above for the flexible element, except that the electrodes were provided.
  • the flexible element preferably has an electric double layer capacity of 2000 / F / cm 2 or more. Since the flexible element can easily transmit mechanical energy to an external environment as an actuator element, the area of the ion exchange resin composite with respect to the thickness of the ion exchange resin composite is determined. Preferably, the ratio is 20 (mmVmm).
  • the shape of the flexible element is preferably a film or a cylinder.
  • the flexible element has a cylindrical shape
  • the flexible element is an element having one electrode layer on each side, or a plurality of electrode layers formed on one or both sides of an ion exchange resin layer by laser irradiation or the like.
  • the device may function as a driver after functioning as a sensing device by using the device.
  • the sensing electrode layer and the driving electrode layer form an electrode pair, respectively, and the sensing electrode layer
  • FIG. 3 is a schematic view showing one embodiment of the flexible element of the present invention when the sensing electrode layer and the driving electrode layer form an electrode pair.
  • the sensing unit 27 When the sensing unit 27 receives a force due to contact with an obstacle or the like, electric energy is generated in the sensing unit and detected by the detection unit 25.
  • the detection unit 25 sends a signal based on the occurrence of electric energy in the detection unit to the drive control unit 26 via the transmission line 29 to the drive control unit 26, and the drive control unit 26 applies a voltage to the drive electrode layers 24 and 24 '. I do.
  • the driving section 28 is driven to bend and the flexible element is driven.
  • the flexible element of the present invention can be suitably used as a driving element for remote operation. In the flexible element shown in FIG.
  • the detection unit includes a conversion unit that converts the detected electric energy of the detection unit into a signal, and the detection unit can transmit the converted signal to the drive control unit.
  • the drive control unit may directly detect the electric energy of the sensing unit and drive the drive unit without including the unit.
  • the flexible element that converts deformation into electric energy and is driven by applying a voltage is used for a drive source as a bending drive device such as a catheter and an endoscope.
  • a bending drive device such as a catheter and an endoscope.
  • the bending when driven is preferably a deflection angle of 10 ° or more, and more preferably a deflection angle of 30 °.
  • the deflection angle is determined by the maximum bending of the flexible element. It refers to the angle between the line connecting the central part of the thickness and the central part of the thickness of the fixed part and the perpendicular.
  • a bending drive device using a flexible element that converts the deformation into electric energy and drives by applying a voltage converts the deformation into electric energy.
  • a flexible element that is driven by applying a voltage is provided at a distal end portion, and a drive control section that drives the flexible element in accordance with a signal based on generation of electric energy of the flexible element is provided. Curved driving device.
  • Japanese Patent Application Laid-Open Nos. H8-10336 and H11-196809 have two or more electrodes formed at a position where an ion-exchange resin membrane is sandwiched at the tip.
  • a medical tube provided with an actuator and a microdevice for pipe adjustment or medical use are known.
  • the bending drive device has good workability in performing operations such as surgery because the actuator provided at the distal end is driven by a low voltage, which has a fast response time to a curve.
  • the bending drive device using the flexible element is not limited to these devices, and a known curved drive device can be used.
  • the bending drive device includes the flexible element at the distal end portion, when used as a catheter, for example, it is inserted into a blood vessel or the like of a human body to strike an obstacle or a wall of the blood vessel. In such a case, the flexible element is deformed by contact with an obstacle or a wall of a blood vessel, thereby generating electric energy.
  • the drive control section of the bending drive device drives the flexible element based on the electric energy
  • the catheter can be efficiently guided to a target portion of the human body.
  • the drive control unit may drive the flexible element by detecting the electric energy generated by the element as a signal of the electric energy via a wiring or the like, or the detection unit may convert the electric energy into a digital signal or the like. After conversion into a signal or the like, the flexible element may be driven in accordance with the signal via a wiring or the like.
  • the bending driving device may include an amplification unit that amplifies electric energy generated by the flexible element.
  • the flexible element is preferably provided at a distal end of the bending drive device in order to detect that the bending drive device has hit an obstacle.
  • a member for protecting the flexible element may be provided at the tip.
  • the bending drive device according to the present invention is a bending drive device that is used for inspection and repair in the industrial field and for an ophthalmic surgery or intraperitoneal cavity used for inspection and treatment in the medical field. Medical tubes including endoscopes and catheters for endoscopic surgery, tweezers, scissors, forceps, snares, laser scalpels in microsurgery technology
  • a spatula and a clip A spatula and a clip.
  • a flexible element that converts the deformation of the element into electric energy and that is driven by applying a voltage is provided at the tip, and the flexible element is provided.
  • a bending drive device having a drive control unit for controlling the drive unit is inserted into an object, and the element collides with an obstacle to generate electric energy.
  • the drive control unit drives the flexible element in response to a signal based on the occurrence of the bending element, and can be used as a driving method of a bending drive device.
  • a flexible element that converts deformation into electric energy and is driven by applying a voltage is preferably used for a manipulator using the flexible element in a driving part such as a fingertip.
  • the flexible element is used for the finger portion of the manipulator, the flexible element is deformed by contact with an object to generate electric energy, and responds to a signal based on the generation of the electric energy.
  • the drive control unit drives the flexible element, the finger S of the manipulator can perform the operation of gripping the article.
  • the flexible element performs both functions of the sensing unit and the driving unit, and that the manipulator has a simple device configuration.
  • the flexible element is required to have flexibility because it has flexibility, durability, and durability in addition to being used as a bending driving device and a sensing unit of a manipulator.
  • the present invention can also be suitably used for a known device using a sensing unit as a sensing device.
  • typical examples of various devices incorporating the sensing device will be listed.
  • the flexible element Since the flexible element has flexibility, the flexible element which starts heating when placed on a surface such as a power unit or the like when a person is present is preferably used as a sensing unit. Used as a pressure-sensitive cable using the electric heater and the flexible element as a sensing unit Let's do it.
  • the anti-theft device using the flexible element as a sensing unit that detects the operation of a theft actor including opening and closing of the window and lifting of the article It can be suitably used.
  • the flexible element Since the flexible element has flexibility and can easily follow the shape of the human body, it is suitable as a human body information detecting device obtained by minute body movement of the body propagated by the activity of the heart or respiration of the human body. Can be used.
  • the present invention can be suitably used as a vacuum cleaner using the flexible element for sensing unevenness of the floor surface without damaging the floor surface as a sensing unit. It is suitable for use as a liquid flow velocity sensor or a wind pressure sensor that senses the flow velocity or wind pressure of a liquid or gas that can easily follow the internal shape of a tube such as a pipe.
  • the present invention can be suitably used as a position detecting device using the flexible element such as a touch panel for detecting the position of a finger or an object in contact with the plate surface and detecting the position thereof as a sensing unit. Further, it can also be used for artificial skin for robots in which each electrode layer functions as a pain point.
  • the flexible element is attached to a shoulder, a crotch, or the like, and the flexible element senses the movement of the muscle, and moves the prosthesis, leg, or limb as a driving unit.
  • the flexible element can be suitably used as a prosthesis, a prosthesis or an auxiliary muscle used as a drive unit.
  • the flexible element of the present invention can be freely deformed in shape because it has flexibility, it can be attached to devices other than the above devices regardless of the shape of the article. Since the flexible element can be freely deformed even when incorporated in the device, the configuration of the device is not limited, and thus it is suitable as a sensing unit. Examples of devices other than the above devices include an angular velocity sensor, a contact sensor for pachinko machines, an ultrasonic sensor, a device used for golf ball hitting practice, an impact sensor for shoes, and an acceleration sensor used for an acceleration device according to the present invention. It can be cited as a device that can suitably use the flexible element.
  • Precipitation step The adsorbed phenanthrin gold complex was reduced in an aqueous solution containing sodium sulfite to form a gold electrode on the surface of the membrane ion exchange resin. At this time, the temperature of the aqueous solution was set at 60 to 80 ° C, and the phenanthrin gold complex was reduced for 6 hours while gradually adding sodium sulfite.
  • (3) washing step the membrane ion-exchange resin having a gold electrode formed on the surface was taken out and washed with water at 70 ° C. for 1 hour. As a result, an ion-exchange resin composite of the ion-exchange resin on which the gold electrode was formed and the electrode layer was obtained.
  • This ion-exchange resin composite was a bonded body of the ion-exchange resin and the electrode, and was a composite in which two outer layers on both sides were formed of an electrode layer via a film-like ion-exchange resin.
  • the ion-exchange resin composite was cut into a length of 55 mm and a width of 10 mm.
  • the cut ion-exchange resin complex is immersed in a 0.5 mol / L aqueous sodium chloride solution or a 0.5 M (CH) NCI aqueous solution for 24 hours.
  • Example 1 a flexible element (thickness: 1.5 mm, length: 55 mm, width: 10 mm) of Example 1 was obtained.
  • the ion forming a counter ion with the ion-exchange resin in the above-mentioned actuator is such that when the complex is immersed in a 0.5 mol / L aqueous sodium chloride solution, the ion species is sodium ion, and When immersed in 5M (CH) NCI aqueous solution, the ion species
  • Example 2 was repeated in the same manner as in Example 1 except that the ion-exchange resin composite was cut into 55 mm in length and 15 mm in width, instead of being cut into 55 mm in length and 10 mm in width. A flexible element (1.5 mm thick, 55 mm long, 15 mm wide) was obtained.
  • Example 4 a 2.5 mm thick ion exchange resin (trade name “Flemion”, manufactured by Asahi Glass Co., perfluorocarboxylic acid resin, ion exchange capacity 1.44meqZg ) was used in the same manner as in Example 1 to obtain a flexible element of Example 3 (2.5 mm in thickness, 55 mm in length, and 10 mm in width). (Example 4)
  • the cut ion-exchange resin complex was mixed with 0.5 mol / L magnesium chloride (MgCl) water
  • Example 2 Except that the flexible element of Example 1 (thickness: 1.5 mm, length: 55 mm, width: 10 mm) was obtained by immersion in the solution for 24 hours, the procedure was the same as in Example 1.
  • the flexible device of Example 4 was obtained.
  • the ion which forms a counter ion with the ion exchange resin in the above-mentioned actuator is Mg 2+ which is a divalent cation.
  • each of the flexible elements of Examples 14 to 14 was horizontally fixed at one end by a fixing member 7, and a known voltmeter 8 was connected to lead wires 9 and 9 ′.
  • a cantilever load is applied to each flexible element so that the deflection angle ⁇ (rad) becomes 0.70, 1.05, 1.57 by applying weight to the other end of each flexible element.
  • the electromotive force was measured. The results are shown in Table 1.
  • the flexible element of Example 1 had an electromotive force of 0.97 mV when the deflection angle was 0.70 rad (load 0.031 N), and the deflection angle was 0.70 rad (load 0.46 N).
  • the electromotive force was 1.44 mV at the time of, and the electromotive force was 1.97 mV at the deflection angle of 0.70 rad (load: 0.069 N).
  • the deflection angle and the electromotive force are linearly correlated, the degree of deformation of the flexible element can be obtained from the electromotive force, and the load can be obtained from the electromotive force. Therefore, it can be suitably used as a sensing unit of various devices.
  • the flexible element of the second embodiment has the following relationship between the deflection angle and the electromotive force as in the case of the first embodiment. Since the area of the element in the plane direction is larger than that of the active element, it is possible to generate an electromotive force exceeding about lmV even with a deflection angle of 0.7 (rad), improving detection accuracy. be able to. As shown in Table 1, the flexible element of the third embodiment has the following correlation with the deflection angle and the electromotive force similarly to the first embodiment. The flexural force of the flexible element of Example 3 is 1.7 times the volume ratio at the deflection angle of 0.70 rad compared to the flexible element of Example 1, while the electromotive force is 3.
  • a value of 1 or more is obtained, and a large electromotive force can be obtained by adjusting the thickness.
  • the direction of increasing the thickness of the flexible element (the ratio of the thickness (d) to the area (LXW) of the element in the plane direction of 0.005 (mm- 1 ) or more) is determined by the direction of the plane of the flexible element. It is more advantageous to obtain a large electromotive force than to increase the area of the device. In other words, a larger thickness is advantageous for easily obtaining a large electromotive force.
  • Example 4 showed an electromotive force eight times as large as that of Example 1 because the ions in the solution contained in the ion exchange resin were divalent ions. Was. This is thought to be due to the fact that ions having a small ionic radius were used as the ions serving as charge carriers.
  • the flexible element of the present invention can easily convert deformation of the element into electric energy, and has flexibility and durability. It is suitable as. In addition, since it is composed of an electrode, an ion exchange resin and an aqueous solution without using a piezoelectric ceramic having a high specific gravity, it is suitable as a sensing unit because of its light weight, and also as a component for incorporation in a device.
  • the present invention is a flexible element that converts element deformation into electric energy and is driven by applying a voltage. Therefore, the driving section and the driving section provided at the distal end of the bending drive device are provided. It can be suitably used as an element which is a sensing unit. Further, even when the flexible element is used for a driving part such as a fingertip of a manipulator, it can be suitably used as an element which is a driving part and a sensing part.

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Abstract

　イオン交換樹脂成形品と、該イオン交換樹脂成形品の表面に形成された金属電極とを備えた高分子アクチュエータ素子であって、上記高分子アクチュエータ素子の表面に、柔軟度が２００％である熱可塑性ウレタンゴム、またはイオン交換樹脂により被覆層が連続して形成されている。前記高分子アクチュエータ素子を用いることにより、高分子アクチュエータ素子の湾曲もしくは変形の応答性を阻害することなく、湾曲若しくは変形が継続或いは繰り返し行われても、イオン交換樹脂成形品の強度低下を防ぐとともに、電極の劣化を抑制して、耐久性の優れた高分子アクチュエータ素子を提供することができる。  

Description

明 細 書
可撓性素子
技術分野
[0001] 本発明は、変形を電気エネルギーに変換する可撓性素子に関する。
背景技術
[0002] 力を直接電気信号に変換するものとしては、圧電セラミックスを用いた圧電素子が 広く用いられている。圧電セラミックスは、セラミックスが応力または力を受けることで 電荷を発生する圧電効果により、応力または力を電気信号に変換している。このよう な原理により、圧電素子は、圧電素子に与えられた力を電気エネルギーに変換し、 発電部やセンサ装置の検出部などに用いられている。圧電セラミックスとしては、チタ ン酸バリウムやチタン酸ジノレコン酸鉛 (PZT)が一般に用いられてレ、る。
[0003] 圧電セラミックスを用いた圧電素子としては、可撓性を必要としない用途には、圧電 セラミックスに金属電極を積層した材料が通常用いられている。一方、可撓性ケープ ルなどの用途に対しては可撓性を有する圧電素子が用いられている。可撓性を有す る圧電素子としては、チタンカップリング剤でコーティングされた PZTと塩素化ポリエ チレンと含む圧電複合材料よりなる樹脂層上に金属電極層が形成された圧電素子 が知られている（例えば、特許文献 1を参照のこと）。
特許文献 1 :特開 2000-58940号公報 (第 2頁から第 3頁）
発明の開示
[0004] これらの圧電セラミックスは、比重が重レ、。圧電セラミックスであるチタン酸バリウムが 約 5. 7 (103kg/m3)、チタン酸ジルコン酸鉛（PZT)が約 7· 5 (103kg/m3)である。 例えば、上記の可撓性を有する圧電素子の場合には、樹脂成分 100gに対し、圧電 セラミックス（PZT)を 58· 7容量0 /0含む。そのため、可撓性を有する圧電素子は、ノく インダーである樹脂成分中に比重の重いセラミックス粉末を含み、更に金属電極をも 備えているために、素子の比重は極めて重いものとなる。
[0005] また、圧電材料として圧電セラミックスを用いた場合には、衝撃により圧電複合材料 内部のセラミックスが破壊されて、樹脂の劣化を招きやすい。そのため、前記圧電素 子の場合には、耐湾曲性の向上を図っているが、チタンカップリング剤を用いて処理 をするという特殊な処理を必要としている。そのため、特殊な処理を必要としない原料 を用いて、耐衝撃性と耐久性とが良好な素子変形を電気エネルギーに変換する可 橈性素子を得ることができるならば望ましい。
[0006] また、前記の可撓性を有する圧電素子は、カテーテル等の湾曲駆動装置の先端部 にセンサとして用いた場合には、湾曲等の大きな運動をすることが難しい。そのため に、この圧電素子とは別に、進行方向を決める駆動部を先端部付近に取付ける必要 があり、装置の構成が複雑になってしまう。装置の構成を簡単にし、狭い管内にも容 易に揷入することができる湾曲駆動装置とするために、できることであれば、湾曲駆 動装置の先端部にセンサと駆動部とを兼ね備えた素子を取付けることが望ましい。
[0007] 本発明の目的は、機械的エネルギーを電気工ネルギ一に変換する素子であって、 軽量であって可撓性を有する素子を得ることである。
[0008] そこで、本発明者らは、鋭意検討の結果、イオン交換樹脂層上に電極層が形成さ れたイオン交換樹脂複合体である素子であって、該電極層がイオン交換樹脂層上に 複数形成されたことを特徴とする該素子の変形を電気エネルギーに変換する可撓性 素子を用いることにより、前記イオン交換樹脂が含水状態であるために柔軟であり、し 力も電極層と接する樹脂層には樹脂成分と水系液体成分とで構成されているために 比重が 2以下であり、軽量な圧電素子を容易に得ることができることを見出し、本発明 に至った。
[0009] また、本発明者は、前記の素子変形を電気エネルギーに変換する可撓性素子は、 素子の変形を電気エネルギーに変換し、なお且つ電圧を印加することにより駆動す る可撓性素子としても用レ、ることができることを見出し、センサ機能と駆動機能との両 方を兼ね備えた素子として、例えば湾曲駆動装置の先端部に用いるなど、種々の応 用用途に用いることができることを見出し、本発明に至ったものである。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]図 1 (a)は、 本発明の可撓性素子の一実施態様例の断面図である。
図 1 (b)は、 図 1 (a)の可撓性素子が変形した状態の断面図である。
[図 2]図 2は、本発明の可撓性素子の他の実施態様例の模式図である。 [図 3]図 3は、本発明の素子変形を電気エネルギーに変換し、かつ駆動する可撓性 素子の一実施態様例の模式図である。
[図 4]図 4は、本発明の可撓性素子における起電力測定の説明図である。
符号の説明
1 可撓性素子
2、 2'
3 イオン交換樹脂層
4 可撓性素子
5 イオン交換樹脂層
6、 6 '
7 固定用部材
8 電圧計
9、 9' リード線
11 可撓性素子
12、 12 ' 電極層
13 イオン交換樹脂層
14 押圧部材
21 可撓性素子
22 イオン交換樹脂層
23、 23 ' 感知用電極層
24、 24' 駆動用電極層
25 検出部
26 駆動制御部
27 感知部
28 駆動部
29 送信線
30、 30 ' 絶縁溝
発明を実施するための最良の形態 [0012] (可撓性素子）
本発明は、イオン交換樹脂層上に電極層が形成されたイオン交換樹脂複合体であ る素子であって、該電極層がイオン交換樹脂層上に複数形成されたことを特徴とす る該素子の変形を電気エネルギーに変換する可撓性素子である。前記可撓性素子 は、イオン交換樹脂複合体中のイオン交換樹脂層が水で膨潤した状態において、電 気エネルギーに変換する可撓性素子として機能する。
[0013] 図 1は、イオン交換樹脂層 3が挟まれるように電極層 2、 2'を設けた場合における素 子変形を電気エネルギーに変換する可撓性素子の一実施態様例の断面図である。 前記可撓性素子 1は、前記イオン交換樹脂複合体に一方向から外力が加えられた 場合には、図 1 (a)の静置状態から、図 1 (b)のように変形した状態となる。図 1 (b)の 状態では、イオン交換樹脂層上に形成された 2以上の電極のうち少なくとも一の電極 層 2が伸長し、他の電極層 2'が収縮することとなる。前記イオン交換樹脂層の樹脂成 分が陽イオン交換樹脂である場合には、電極層 2が負極となり、電極層 2'が正極とな る。前記イオン交換樹脂層の樹脂成分が陰イオン交換樹脂である場合には、正極と 負極は、その逆となる。
[0014] 変形により電気エネルギーが発生する詳細なメカニズムについては明らかではない 、陽イオン交換樹脂を用いた場合、この変形において、イオン交換樹脂層中の水 分子は、変形により伸びた側である電極層 2側付近にイオン交換樹脂の体積膨張に より水分子と対イオンが偏在しやすい。また、縮んだ側の電極層 2'側付近ではイオン 交換樹脂の体積収縮による水分子と対イオンが疎な状態となりやすい。このような偏 在が生じるために、イオン交換樹脂内部で電荷の偏りが発生するためと考えられる。 この電荷の偏りにより、電極層 2'が正極となり、電極層 2が負極となって、電荷は負極 から正極へと移動する。電流は電極層 2'から電極層 2へと流れることになる。つまり 前記可撓性素子は、電気化学的なイオン挙動により電気エネルギーを得るために、 通常の圧電素子とは異なるものである。
[0015] 図 2は、本発明の可撓性素子の他の実施態様例の模式図である。図 2において、 素子変形を電気エネルギーに変換する可撓性素子 11は、イオン交換樹脂層 13の 両面に電極層 12、 12'を備えた構成をしている。電極層 12、 12'には、リードを介し て公知の電圧計が取付けられている。図 2の上方から、押圧部材 14を用いて、電極 層 12に圧力が加えられている。このカロ圧により、可撓性素子 11の 1の電極層である 電極層 12が伸長して起電力が得られる。図 2は、 1の電極層が伸長した場合の実施 態様例を示しているが、押圧ではなく引張りにより電極層が伸長しても良い。イオン交 換樹脂層の両面に電極層が 1つずつ設けられた場合であるが、レーザー照射等によ りイオン交換樹脂層のいずれかの面若しくは両面に複数の電極層が形成された場合 であっても、いずれかの一の電極層が伸長すれば、起電力を得ることができる。また 、前記可撓性素子は、一の電極層が収縮した場合においても、電極層付近における 電荷の偏りが発生するために起電力を得ることができる。
[0016] このような電荷の移動を電圧計により測定することができ、電荷の移動量は、可撓 性素子に与えられた変位の大きさによって変化するため、得られた電圧の大小によ つて変位量を特定することができる。また、素子の弾性定数は一定なので、変位量か ら加えられた外力も計算することができる。
[0017] 本発明の可撓性素子は、イオン交換樹脂層上に電極層が形成されたイオン交換榭 脂複合体である素子であって、該電極層がイオン交換樹脂層上に複数形成されてい る。前記イオン交換樹脂複合体は、イオン交換樹脂層上に複数の電極層が形成され ていればよい。前記電極層が対電極を形成できるように設けられていることにより、上 記のように素子の変形により、電極層が負極及び正極となり、電気エネルギーが得ら れる。
[0018] 前記電極層は、複数の電極がイオン交換樹脂層上に形成されて、電極対を形成で きるように相互に絶縁されていればよぐイオン交換樹脂層の一方の面上に複数の電 極が形成されていても良ぐイオン交換樹脂層の一方の面と他方の面とに電極がそ れぞれ形成されても良い。イオン交換樹脂層の両面に電極層が形成されている場合 には、イオン交換樹脂層の一方の面だけに電極層が相互に絶縁された状態で複数 形成されても良く、イオン交換樹脂層の両側とも電極層が複数形成されても良レ、。
[0019] 前記イオン交換樹脂複合体は、公知の方法により得ることができる。例えば、イオン 交換樹脂に無電解メツキをすることにより金属層を形成し、該金属層を電極層として 用いることにより、前記イオン交換樹脂複合体を得ることができる。 [0020] 前記無電解メツキとしては、例えば、粗面化処理を行った後に、水中に浸漬してィ オン交換樹脂を膨潤させた状態で、イオン交換樹脂に白金錯体ゃ金錯体等の金属 錯体を吸着させる吸着工程を行い、次レ、で吸着された金属錯体を還元剤により還元 させて金属を析出させる還元工程を行い、所望により還元剤を洗浄除去する洗浄ェ 程を行う無電解メツキ方法を好適に用いることができる。この無電解メツキでは、電極 である電極層を通電ゃ湾曲をさせるのに充分な厚さとするために、吸着工程、還元 工程及び洗浄工程を繰り返し行うことができる。このようにして得られたイオン交換樹 脂複合体は、イオン交換樹脂の内部方向に電極層が成長して電極が形成され、ィォ ン交換樹脂と電極層との界面において、電極層の断面がフラクタル状の構造を形成 しているので、前記電極層と前記イオン交換樹脂層との界面で大きな電気二重層を 持つことができる。更に、前記電極層がイオン交換樹脂層の内部方向にフラクタル状 の構造を形成しているので、アンカー効果が働くために、前記イオン交換樹脂複合 体は、繰り返し曲げても耐久性を有する。
[0021] 前記イオン交換樹脂は、特に限定されるものではない。前記イオン交換樹脂として は、特に限定されるものではなぐ公知のイオン交換樹脂を用いることができ、ポリエ チレン、ポリスチレン、フッ素樹脂などにスルホン酸基、カルボキシル基などの親水性 官能基を導入したものを用いることができる。このような樹脂としては、例えばパーフ ルォロスルホン酸樹脂（商品名「Nafion」、 DuPont社製）、パーフルォロカルボン酸 樹脂（商品名「フレミオン」、旭硝子社製）、 ACIPLEX (旭化成工業社製）、 NEOSE PTA (トクャマネ土製）を用レ、ること力 Sできる。
[0022] 無電解メツキの吸着工程に用いられる金属錯体溶液は、還元されることにより形成 される金属層が電極層として機能することができる金属の錯体を含むものであれば、 特に限定されるものではない。前記金属錯体は、イオン化傾向の小さい金属が電気 化学的に安定であるために金錯体、白金錯体、パラジウム錯体、ロジウム錯体、ルテ 二ゥム錯体等の金属錯体を使用することが好ましぐ析出した金属が電極として水中 で使用されるため、通電性が良好で電気化学的な安定性に富んだ貴金属からなる 金属錯体が好ましぐさらに電気分解が比較的起こり難い金を含む金錯体が好まし レ、。前記金属塩溶液は、溶媒が特に限定されるものではないが、金属塩の溶解が容 易であって取り扱いが容易であることから溶媒が水を主成分とすることが好ましぐ前 記金属塩溶液が金属塩水溶液であることが好ましい。したがって、前記金属錯体溶 液としては、金属錯体水溶液であることが好ましぐ特に金錯体水溶液または白金錯 体水溶液であることが好ましぐさらに金錯体水溶液が好ましい。
[0023] 無電解メツキの還元剤工程に用いられる還元剤としては、イオン交換樹脂に吸着さ れる金属錯体溶液に使用される金属錯体の種類に応じて、種類を適宜選択して使 用することができ、例えば亜硫酸ナトリウム、ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム等を用 レ、ることができる。なお、金属錯体を還元する際に、必要に応じて、酸またはアルカリ を添加してもよレ、。前記還元剤溶液の濃度は、金属錯体の還元により析出させる金 属量を得ることができるのに十分な量の還元剤を含んでいればよぐ特に限定される ものではないが、通常の無電解メツキにより電極を形成する場合に用いられる金属塩 溶液と同等の濃度を用いることも可能である。また、還元剤溶液中には、イオン交換 樹脂の良溶媒を含むことができる。
[0024] 前記の無電解メツキで得られたイオン交換樹脂層上の電極層を複数形成する方法 としては、特に限定されるものではなぐ例えば、イオン交換樹脂層上に形成された 電極層に対してレーザー照射や鋭利な刃物を用いて金属層を部分的に切除して、 互いに絶縁された金属層を形成してもよい。
[0025] 本発明の可撓性素子は、形状が特に限定されることが無ぐ膜状のイオン交換樹脂 に無電解メツキを行って膜状イオン交換樹脂複合体であっても良い。また、円筒状の イオン交換樹脂の内側面及び/又は外側面に電極層を形成し、レーザー照射等に よって絶縁溝を設けて、相互に絶縁された状態の電極対を形成しうる複数の電極層 を備えたイオン交換樹脂複合体を前記可撓性素子として用いても良い。また、前記 可撓性素子は、十分な可撓性を有するために、前記膜状イオン交換樹脂複合体を 筒状、箱状、短径、平板状、円柱状、角柱状、コイル状などの所望の形状に容易に 成形すること力 Sできる。そのため、本発明の可撓性素子は、成形性に優れている。
[0026] また、前記可撓性素子の形状が円筒状である場合には、円筒状のイオン交換樹脂 層の同じ面上に相互に絶縁状態とされた状態で、 2つ以上の電極層が配された可撓 性素子とすることができる。円筒状である前記可撓性素子においては、 360° の各方 向からの感知を容易とするために 3つ以上の電極層が配され配された可撓性素子で あることがより好ましい。この可撓性素子は、円筒状のイオン交換樹脂層の同じ面上 に 2つ以上の電極層を備えているので、どの電極層から電荷が移動しているかを検 知することで、どの方向から円筒状素子の外周に力が加わった力を容易に検知する ことができるのでセンサとして有用である。
[0027] 本発明の可撓性素子を構成するイオン交換樹脂複合体は、厚さが特に限定される ものではないが、可撓性を容易に発揮できる厚さであることから、 0. 05mm以上であ ることが好ましぐ 0. 05mm— 5mmであることがより好ましレ、。また、増幅器等の装置 を用いることなく通常の電圧計により感知できるため、 0. 5mm以上であることが好ま しい。
[0028] 本発明の可撓性素子は、図 1 (b)の様な変形を電気エネルギーに変換する素子であ る。そのため、前記可撓性素子は、変形を容易にすることができる形状であることが 好ましレ、ために、前記イオン交換樹脂複合体の厚さに対する前記イオン交換樹脂複 合体の面積の比が 10 (mm2/mm)であることが好ましぐ 20 (mmVmm)であるこ とが更に好ましい。
[0029] 本発明の可撓性素子は、上述のメカニズムのようにイオン交換樹脂層中の水分子 は、変形により縮んだ側である電極層が正極となり、伸長した側の電極層が負極とな つて、電荷の移動が生じ、素子の変形を電気エネルギーに変換する。従って、本発 明の可撓性素子は、イオン交換樹脂層上に電極層が形成されたイオン交換樹脂複 合体である可撓性素子であって、該電極層がイオン交換樹脂層上に複数形成され、 2以上である複数の電極層のうち、少なくとも 1の電極層の伸長し、及び/又は少なく とも 1の電極層の収縮により、素子変形を電気エネルギーに変換する素子でもある。
[0030] 前記可撓性素子は、イオン交換樹脂層上に電極層が形成されたイオン交換樹脂 複合体により形成されていれば、特に限定されるものではない。前記可撓性素子は、 イオン交換樹脂複合体そのものであっても、イオン交換樹脂複合体の外側が部分的 または全面に被覆層により覆われても良い。前記可撓性素子がイオン交換樹脂複合 体であって、被複層が形成されていない場合には、前記可撓性素子を水中に浸漬し て使用することができるので、水中でも使用可能な力学的センサとして好適である。 また、前記可撓性素子が被複層を備えたイオン交換樹脂複合体である場合には、水 中または高湿度環境下でなくてもイオン交換樹脂層の膨潤状態を容易に維持できる ので、通常装置に組み込まれるセンサとして好適である。
[0031] 本発明の可撓性素子は、イオンを含む溶液によりイオン交換樹脂が膨潤した状態 である。前記イオンは、電荷のキャリア一として機能し、特に限定されるものではない 。前記イオン交換樹脂の樹脂成分が、陽イオン交換樹脂である場合には、前記のィ オンを含む溶媒中に含まれる陽イオンとして、（C H ) N+ （C H ) (CH ) N+ (C
2 5 4 2 5 3 3
H ) N+などの炭素数が 1 4の範囲内であるアルキル基を有するテトラアルキルァ
3 4
ンモモ:ニ： ゥムイオン、（C H ) P などのテトラアルキルホスホニゥムイオン、 H , Li N
2 5 4
a K Rb Cs Fr どの 価イオン、 Cuz Niz Coz Fez Fea A1 ΑΓ+, ZnZ† Pb Sn Mg CaZ† Sr , Ba Cr などの二価又は三価 のイオンを使用することができる。特に、前記陽イオンは、 2価の陽イオンであることが 価の陽イオンに比べて大きな起電力を生じることができるので、好ましい。このこ とは、二価及び三価のイオン力 Sイオン半径が小さいために電荷密度が高いことによる ものと思われるが、例えば、前記イオンに Na +用いた場合と比較して、同じ濃度（0. 5mol/L)の Li+を用いた場合は、起電力が Na +の場合の 2. 8倍となる。同様に、 前記イオンとして Mg2+または Ni2+を用いた場合は起電力が Na+の場合の 8倍となる 。また、前記イオンに Al3+を用いた場合には、 Na+を用いた場合の 5倍となる。したが つて、イオン交換樹脂中の溶液に含まれるイオンが、二価又は三価のイオンであるこ と力 S好ましく、二価のイオンであることがより好ましい。
[0032] また、本発明の可撓性素子のイオン交換樹脂を膨潤する溶液が、陰イオンを含む 溶液である場合には、陰イオンとして BF PF CIO Ts SO 2 NO Cl_
4 6 4 4 3
Br― Γ CF SO— C F SO― (CF SO ) N― BCH (C H ) ― B (C H ) ― B (
3 4 4 9 4 3 2 2 3 2 5 3 2 5 4
C H )― AsF― SbF—等を用いることができる。上記と同様に、イオン交換樹脂とし
4 9 4 6
て陰イオン交換樹脂を用いた場合において、イオン交換樹脂中に含まれる溶液中の イオンは、イオン半径のイオンであることが好ましい。なお、イオン交換樹脂に含まれ るイオンを含む溶液に用レ、られる溶媒は、前記イオン交換樹脂が、陽イオン交換樹 脂であっても陰イオン交換樹脂であっても、イオンを溶解することができる極性溶媒 であれば、特に限定されるものではない。
[0033] (電気エネルギーに変換し、かつ駆動する可撓性素子）
本発明は、変形を電気エネルギーに変換し、なお且つ電圧を印加することにより駆 動する可撓性素子でもある。可撓性を有し、素子変形を電気エネルギーに変換する 素子としては、樹脂成分中に圧電セラミックス粒子を含む素子が知られているが、素 子の電極層に電圧を印加することで駆動する素子は知られていなレ、。つまり、イオン 交換樹脂層上に電極層が形成されたイオン交換樹脂複合体である可撓性素子であ つて、該電極層がイオン交換樹脂層上に複数形成された可撓性素子を用いることに より、素子の変形を電気エネルギーに変換し、なお且つ素子の電極層に電圧を印加 することにより駆動する可撓性素子が初めて得られたのである。
[0034] 本発明の可撓性素子である、素子の変形を電気エネルギーに変換し、なお且つ素 子の電極層に電圧を印加することにより駆動する可撓性素子は、駆動可能なように 電極が配されたこと以外は、可撓性素子についての上述の記載と同様である。前記 可撓性素子は、電気二重層容量が 2000 / F/cm2以上であることが好ましい。前記 可撓性素子は、ァクチユエータ素子として外部環境に力学的エネルギーを容易に伝 えることが可能であることから、前記イオン交換樹脂複合体の厚さに対する前記ィォ ン交換樹脂複合体の面積の比が 20 (mmVmm)であることが好ましレ、。前記可撓 性素子の形状は膜状または円筒状であることが好ましい。前記可撓性素子が円筒状 である場合には、円筒状のイオン交換樹脂層の同じ面上に相互に絶縁状態とされた 状態で少なくとも 3つ以上の電極層が配されていることが好ましぐ 360° の各方向か らの感知及び駆動を容易にするために 4つ以上の電極層が配されていることがより好 ましい。
[0035] 前記可撓性素子は、両面に 1つずつの電極層を備えた素子、または、レーザー照 射等によりイオン交換樹脂層のいずれかの面若しくは両面に複数の電極層が形成さ れた素子を用いて、感知用の素子として機能した後に、駆動体として機能しても良い 。また、前記可撓性素子は、イオン交換樹脂層上に形成されている複数の電極層に おいて、感知用電極層と駆動用電極層とが電極対をそれぞれ形成し、感知用電極 層と駆動用電極層とが互いに絶縁された状態で形成されている可撓性素子とするこ ともできる。図 3は、感知用電極層と駆動用電極層とが電極対をそれぞれ形成した場 合における本発明の可撓性素子の一実施態様例を示した模式図である。膜状の可 橈性素子 21は、イオン交換樹脂層 22上に電極層 23、 23 'が形成され、電極層 24、 24'も形成されている。電極層 23、 23 'はそれぞれリード線を介して検出部 25に接 続されている。電極層 24、 24'はそれぞれリード線を介して駆動制御部に接続されて いる。電極層 23、 23 'はそれぞれ電極層 24、 24'と絶縁溝 30、 30'を介して絶縁さ れている。これにより、可撓性素子 21は、イオン交換樹脂 22と電極層 23、 23 'との積 層により形成された感知部 27とイオン交換樹脂 22と電極層 24、 24'との積層により 形成された駆動部 28とを備えた可撓性素子となる。感知部 27が障害物等に接触す る等して力を受けた場合には、感知部において電気エネルギーが発生して検出部 2 5において検出される。検出部 25は、送信線 29を介して感知部における電気工ネル ギ一の発生に基づく信号を駆動制御部 26に送り、駆動制御部 26が駆動用電極層 2 4、 24'に電圧を印加する。これにより、駆動部 28は湾曲駆動して可撓性素子が駆動 することとなる。この、感知部による電気エネルギーの発生から駆動部の駆動までの サイクルを繰り返し行うことにより、本発明の可撓性素子は遠隔操作用の駆動素子と して好適に用いることができる。なお、図 3の可撓性素子においては、検出した感知 部の電気エネルギーを信号に変換する変換部を検出部が備え、変換された信号を 検出部が駆動制御部に伝えても良ぐ検出部を備えることなく駆動制御部が感知部 の電気エネルギーを直接検出して駆動部を駆動させても良い。
また、本発明において、変形を電気エネルギーに変換し、なお且つ電圧を印加す ることにより駆動する可撓性素子は、カテーテル及び内視鏡等の湾曲駆動装置とし ての駆動源に用いるために、印加電圧 ± 2Vにおいて、駆動した際の湾曲が振れ角 10° 以上であることが好ましぐ振れ角 30° であることがより好ましい。前記可撓性 素子の電極層に電圧を印加することにより大きな湾曲をすることができる場合には、 カテーテル等の湾曲駆動装置の先端部分に、センサと駆動部との 2つの装置を取付 ける必要が無ぐ湾曲駆動装置の構成をより簡易なものとすることができるからである 。なお、前記振れ角は、前記可撓性素子を鉛直下向きに固定し、該可撓性素子の先 端部を左右方向に湾曲運動させた場合において、最大に湾曲させた際の先端部の 厚さ中央部位と固定部の厚さ中央部位とを結んだ線と、垂線となす角をいうものであ る。
[0037] つまり、前記の変形を電気エネルギーに変換し、なお且つ電圧を印加することによ り駆動する可撓性素子を用いた湾曲駆動装置としては、変形を電気エネルギーに変 換し、なお且つ電圧を印加することにより駆動する可撓性素子を、先端部に備え、該 可撓性素子の電気エネルギーの発生に基づく信号に応じて該可撓性素子を駆動さ せる駆動制御部を備えた湾曲駆動装置とすることができる。
[0038] 湾曲駆動装置としては、例えば、特開平 8 - 10336号公報及び特開平 11 - 19806 9号公報に先端部にイオン交換樹脂膜を挟んだ位置に形成した 2つ以上の電極を有 するァクチユエータを備えた医療用チューブや配管調查用若しくは医療用のマイクロ デバイスが知られている。湾曲駆動装置は、先端部に備えられたァクチユエ一タが湾 曲の応答速度が速ぐ低電圧で駆動することから、手術等の施術の作業性が良好で ある。前記可撓性素子を用いた湾曲駆動装置は、これらの装置に限られず公知の湾 曲駆動装置を用いることができる。
[0039] 前記湾曲駆動装置は、前記可撓性素子を先端部に備えているので、例えばカテー テルとして用いた場合には、人体の血管等に挿入して障害物や血管の壁に突き当た つた際には、前記可撓性素子が障害物や血管の壁との接触により変形し、電気エネ ルギ一が発生する。この電気エネルギーに基づいて、前記湾曲駆動装置の駆動制 御部が前記可撓性素子を駆動させる方法を用いることにより、カテーテルを人体の目 的部位まで効率的に誘導することができる。前記駆動制御部は、素子が発生した電 気エネルギーを、配線等を介して電気エネルギーを信号として検知して前記可撓性 素子を駆動させても良いし、検出部により電気エネルギーをデジタル等の信号等に 変換した後に配線等を介してこの信号に応じて前記可撓性素子を駆動させても良い 。さらに、前記湾曲駆動装置は、前記可撓性素子が発生した電気エネルギーを増幅 させる増幅部を備えていても良い。
[0040] 前記可撓性素子は、湾曲駆動装置が障害物に突き当たつたことを検知するために 、前記湾曲駆動装置の先端部に備えてあることが好ましぐ前記可撓性素子の先端 に該可撓性素子を保護するなどのための部材を備えていても良い。 [0041] 前記湾曲駆動装置は、本発明の湾曲駆動装置は、工業分野において検査や補修 の際に用いる検査器及び修理具、並びに医療分野において検査や治療の際に用い る眼科手術又は腹腔内視鏡手術などの内視鏡及びカテーテルを含む医療用チュー ブ、マイクロサージヱリー技術におけるピンセット、ハサミ、鉗子、スネア、レーザーメス
、スパチュラ及びクリップとして好適に用いることができる。
[0042] つまり、前記湾曲装置を用いる方法としては、素子の変形を電気工ネルギ一に変換 し、なお且つ電圧を印加することにより駆動する可撓性素子を先端に備え、該可撓 性素子の駆動部を制御する駆動制御部を備えた湾曲駆動装置を対象物の内部に 揷入し、該素子が障害物と衝突することにより電気エネルギーを発生し、該可撓性素 子の電気エネルギーの発生に基づく信号に応じて該駆動制御部が該可撓性素子を 駆動させることを特徴とする湾曲駆動装置の駆動方法として用いることができる。
[0043] (マニピュレータ）
また、変形を電気エネルギーに変換し、なお且つ電圧を印加することにより駆動す る可撓性素子は、指先等の駆動部分に、該可撓性素子を用いたマニピュレータにも 好適に用いることができる。例えば、前記マニピュレータの指部に該可撓性素子を用 レ、、前記可撓性素子が物体との接触により変形して電気エネルギーを発生させ、そ の電気エネルギーの発生に基づく信号に応じて駆動制御部が前記可撓性素子を駆 動させる方法を採用することで、前記マニピュレータの指部が該物品を握る動作をす ること力 Sできる。この場合、前記可撓性素子が感知部と駆動部との両機能を果たすこ と力 、前記マニピュレータの装置構成は簡易なものになるために好ましい。
[0044] (用途）
また、前記可撓性素子は、湾曲駆動装置及びマニピュレータの感知部として用いら れる以外にも、可撓性を有し、し力、も耐久性を有することから、可撓性が要求される感 知部を感知装置に用いた公知の装置にも好適に用いることができる。以下、当該感 知装置を組み込んだ各種機器の例を代表的に列挙する。
[0045] 前記可撓性素子が可撓性を有することから、力一^ ^ット等の表面に設置することに より人がいる場合に加熱を始める前記可撓性素子を感知部として好適に用いた電気 採暖具並びに前記可撓性素子を感知部として用いた感圧ケーブルとして好適に用 レ、ることができる。前記可撓性素子を窓若しくは物品の下に設置することにより、窓の 開閉や物品の持ち上げを含む盗難行為者の動作を検知する前記可撓性素子を感 知部として用いた盗難防止装置として好適に用いることができる。前記可撓性素子が 可撓性を有し人体の形状に容易に追随できることから、人体の心臓の活動や呼吸活 動により伝搬される身体の微小な体動により得られる人体情報検知装置として好適 に用いることができる。床面を傷つけることなく床面の凹凸を感知する前記可撓性素 子を感知部として用いた電気掃除機として好適に用いることができる。配管等のチュ ーブの内部形状に容易に追随できる液体または気体の流速または風圧を感知する 前記可撓性素子を感知部として用いた液体流速センサまたは風圧センサとして好適 に用いることができる。板面上に人指または物体が接触したことを感知してその位置 を検出するタツチパネル等の前記可撓性素子を感知部として用いた位置検出装置と して好適に用いることができる。また、各電極層が痛点として機能するロボット用人工 皮膚にも用いることができる。さらには、肩または股などに取付けて、前記可撓性素 子がその筋肉の動きを感知して、駆動部として義手、義足または肢体を動かすことを 行うなど、前記可撓性素子を感知部かつ駆動部として用いた義手、義足または補助 筋肉として好適に用いることができる。
[0046] 上記の装置以外の装置にも、本発明の可撓性素子は、可撓性を有するために形 状を自由に変形することができることから、物品の形状を問わずに貼り付けることがで き、装置に組み込む際にも該可撓性素子の変形を自由行えることから装置構成が制 限されることが無いので、感知部として好適である。上記の装置以外の装置としては 、角速度センサ、パチンコ機用接触感知センサ、超音波センサ、ゴルフボールの打 撃練習に使用する装置、靴の衝撃感知装置、加速度装置に用いる加速度センサを 、本発明の可撓性素子を好適に用いることができる装置として挙げることができる。 実施例
[0047] 以下、本発明の実施例及び比較例を説明するが、本願発明は、これらに限定され るものではない。
[0048] (実施例 1)
厚さ 1. 5mmの膜状イオン交換樹脂（商品名「フレミオン」、旭硝子社製、パーフル ォロカルボン酸樹脂、イオン交換容量 1. 44meq/g)に対して # 800のアルミナ粒 子で表面粗ィ匕を行った後、下記（1)一（3)の工程を 7サイクル繰り返して実施し、膜 状イオン交換樹脂表面へ金電極を形成させた。（1)吸着工程:フエナントリン金塩ィ匕 物水溶液に 24時間浸漬し、成形品内にフエナントリン金錯体を吸着させた。（2)析出 工程：亜硫酸ナトリウムを含む水溶液中で、吸着したフエナントリン金錯体を還元して 、膜状イオン交換樹脂の表面に金電極を形成させた。このとき、水溶液の温度を 60 一 80°Cとし、亜硫酸ナトリウムを徐々に添カ卩しながら、 6時間フエナントリン金錯体の 還元を行った。次いで、 （3)洗浄工程:表面に金電極が形成した膜状イオン交換樹 脂を取り出し、 70°Cの水で 1時間洗浄した。これにより、金電極が形成されたイオン 交換樹脂と電極層とのイオン交換樹脂複合体を得た。このイオン交換樹脂複合体は 、イオン交換樹脂と電極との接合体であり、膜状のイオン交換樹脂を介して両側であ る 2つの外側層が電極層からなる複合体であった。前記イオン交換樹脂複合体を長 さ 55mm、幅 10mmの裁断した。裁断されたイオン交換樹脂複合体を、 0. 5mol/L 塩化ナトリウム水溶液または、 0. 5M (C H ) NCI水溶液に 24時間浸漬することによ
2 5 4
り本実施例 1の可撓性素子（厚さ 1. 5mm、長さ 55mm、幅 10mm)を得た。なお、前 記ァクチユエータ中のイオン交換樹脂と対イオンを形成するイオンは、前記複合体を 0. 5mol/L塩化ナトリウム水溶液に浸漬した場合にはイオン種がナトリウムイオンで あり、前記複合体を 0. 5M (C H ) NCI水溶液に浸漬した場合には、イオン種がテト
2 5 4
ラエチルアンモニゥムイオンである。
[0049] (実施例 2)
前記イオン交換樹脂複合体を長さ 55mm、幅 10mmの裁断することに替えて、長さ 55mm,幅 15mmに裁断することにしたこと以外は、実施例 1と同様の方法により実 施例 2の可撓性素子（厚さ 1. 5mm,長さ 55mm、幅 15mm)を得た。
[0050] (実施例 3)
厚さ 1. 5mmの膜状イオン交換樹脂に替えて、厚さ 2. 5mmのイオン交換樹脂（商 品名「フレミオン」、旭硝子社製、パーフルォロカルボン酸樹脂、イオン交換容量 1. 4 4meqZg)を用いた以外は、実施例 1と同様の方法により実施例 3の可撓性素子 (厚 さ 2. 5mm、長さ 55mm、幅 10mm)を得た。 [0051] (実施例 4)
裁断されたイオン交換樹脂複合体を、 0. 5mol/L塩ィヒマグネシウム (MgCl )水
2 溶液に 24時間浸漬することにより本実施例 1の可撓性素子 (厚さ 1. 5mm、長さ 55m m、幅 10mm)を得たこと以外は、実施例 1と同様の方法により、実施例 4の可撓性素 子を得た。なお、前記ァクチユエータ中のイオン交換樹脂と対イオンを形成するィォ ンは、二価の陽イオンである Mg2+である。
[0052] 実施例 1一 4の可撓性素子について、図 4に示すように、それぞれ一端を固定用部 材 7により水平に固定し、公知の電圧計 8を、リード線 9、 9 'を介して各電極層 2、 2' に接続した。各可撓性素子の他端に加重することでたわみ角 Θ (rad)が 0. 70、 1. 0 5、 1. 57となるように、各可撓性素子に片持ち荷重を印加した時の起電力を測定し た。結果を表 1に示す。
[0053] [表 1]
Figure imgf000018_0001
[0054] (結果）
実施例 1の可撓性素子は、表 1に示すように、たわみ角 0. 70rad (荷重 0. 031N) の時に起電力が 0. 97mVであり、たわみ角 0. 70rad (荷重 0. 046N)の時に起電力 が 1. 44mVであり、たわみ角 0. 70rad (荷重 0. 069N)の時に起電力が 1. 97mV であった。この結果、実施例 1の可撓性素子は、たわみ角と起電力が 1次相関し、起 電力により可撓性素子の変形度合いを求めことができ、さらには荷重を起電力より求 めることができるので、各種装置の感知部として好適に用いることができる。
[0055] 実施例 2の可撓性素子は、表 1に示したよう、実施例 1と同様にたわみ角と起電力 力 次相関し、し力も、各たわみ角において、実施例 1の可撓性素子に比べて素子の 面方向の面積が広くなつたことで、たわみ角 0. 7 (rad)であっても約 lmVを超える起 電力を発生することが可能であり、検出精度を向上させることができる。 [0056] 実施例 3の可撓性素子は、表 1に示したよう、実施例 1と同様にたわみ角と起電力 力 次相関する。し力も、実施例 3の可撓性素子は、実施例 1の可撓性素子に比べ、 たわみ角 0. 70radにおいては体積比で 1. 7倍であるのに対して、起電力が 3. 1倍 以上の値が得られ、厚さを調整することにより大きな起電力を得ることができる。つまり 、可撓性素子の厚さを厚くする方（素子の面方向の面積 (L X W)に対する厚さ（d)の 比 0. 005 (mm—1)以上）が、可撓性素子の面方向の面積を広くするよりも、大きな起 電力を得るために有利である。つまり、厚さが大きい方が大きな起電力を容易に得る ために有利である。
[0057] 実施例 4の可撓性素子は、イオン交換樹脂に含まれる溶液中のイオンが二価のィ オンであるために、実施例 1の起電力に比べて 8倍もの起電力を示した。これは、電 荷のキャリア一となるイオンとしてイオン半径の小さいイオンを用いたことによるものと 考えられる。
産業上の利用可能性
[0058] 本発明の可撓性素子は、素子の変形を容易に電気エネルギーに変換することがで き、可撓性及び耐久性を有するために、電気採暖具、などの各機器の感知部として 好適である。しかも、比重の重い圧電セラミックスを用いず、電極とイオン交換樹脂と 水溶液とで構成されているので、軽量であるために感知部として好適であり、装置の 組み込み用部品としても好適である。
[0059] また、本発明は、素子変形を電気エネルギーに変換し、なお且つ電圧を印加する ことにより駆動する可撓性素子であるので、湾曲駆動装置の先端部に備えられる駆 動部且かつ感知部である素子として好適に用いることができる。また、前記可撓性素 子は、マニピュレータの指先等の駆動部分に用いた場合においても、駆動部且かつ 感知部である素子として好適に用いることができる。

Claims

請求の範囲
[I] イオン交換樹脂層上に電極層が形成されたイオン交換樹脂複合体である可撓性素 子であって、該電極層がイオン交換樹脂層上に複数形成されたことを特徴とする該 素子の変形を電気エネルギーに変換する可撓性素子。
[2] 前記イオン交換樹脂複合体の厚さが 0. 05mm以上である請求項 1に記載の可撓性 素子。
[3] 前記イオン交換樹脂複合体の厚さが 0. 5mm以上である請求項 1に記載の可撓性 素子。
[4] 前記可撓性素子の形状が膜状または円筒状である請求項 1に記載の可撓性素子。
[5] 円筒状のイオン交換樹脂層の同じ面上に相互に絶縁状態とされた状態で少なくとも
2つ以上の電極層が配された請求項 1に記載の可撓性素子。
[6] 少なくとも 1の電極層の伸長、及び/または、少なくとも 1の電極層の収縮により電気 エネルギーを発生する請求項 1に記載の可撓性素子。
[7] 変形を電気エネルギーに変換し、なお且つ電圧を印加することにより駆動する可撓 性素子。
[8] 前記可撓性素子が、イオン交換樹脂層上に電極層が形成されたイオン交換樹脂複 合体である可撓性素子であって、該電極層がイオン交換樹脂層上に複数形成され たことを特徴とする請求項 7に記載の可撓性素子。
[9] 前記イオン交換樹脂複合体の厚さが 0. 05mm以上である請求項 8に記載の可撓性 素子。
[10] 前記イオン交換樹脂複合体の厚さが 0. 5mm以上である請求項 8に記載の可撓性 素子。
[II] 前記イオン交換樹脂複合体の電気二重層容量が 2000 μ FZcm2以上である請求 項 8に記載の可撓性素子。
[12] 前記イオン交換樹脂複合体の厚さに対する前記イオン交換樹脂複合体の面積の比 力 S20mm2/mm以上である請求項 9に記載の可撓性素子。
[13] 前記可撓性素子の形状が膜状または円筒状である請求項 8に記載の可撓性素子。
[14] 円筒状のイオン交換樹脂層の同じ面上に相互に絶縁状態とされた状態で少なくとも 3つ以上の電極層が配された請求項 8に記載の可撓性素子。
[15] 駆動した際の湾曲が振れ角 10° 以上である請求項 8に記載の可撓性素子。
[16] 変形を電気エネルギーに変換し、なお且つ電圧を印加することにより駆動する可撓 性素子を、先端部に備え、
該可撓性素子の電気エネルギーの発生に基づく信号に応じて該可撓性素子を駆 動させる駆動制御部を備えた湾曲駆動装置。
[17] 該可撓性素子の電気工ネルギーを信号に変換する変換部を備えた請求項 16に記 載の湾曲駆動装置。
[18] 変形を電気エネルギーに変換し、なお且つ電圧を印加することにより駆動する可撓 性素子を先端に備え、該可撓性素子の駆動部を制御する駆動制御部を備えた湾曲 駆動装置を対象物の内部に揷入し、該素子が障害物と衝突することにより電気エネ ルギーを発生し、該可撓性素子の電気エネルギーの発生に基づく信号に応じて該 駆動制御部が該可撓性素子を駆動させることを特徴とする湾曲駆動装置の駆動方 法。
[19] マニピュレータ、電気採暖具、盗難防止装置、人体情報検知装置、電気掃除機、液 体流速センサ、風圧センサ、位置検出装置、ロボット用人工皮膚、義手、義足、補助 筋肉、加速度センサ、圧力センサ、角度センサ、またはコンピュータ入力装置に用い る感知装置であって、請求項 1に記載の可撓性素子を感知部に用いた感知装置。
[20] マニピュレータ、電気採暖具、盗難防止装置、人体情報検知装置、電気掃除機、液 体流速センサ、風圧センサ、位置検出装置、ロボット用人工皮膚、義手、義足、補助 筋肉、加速度センサ、圧力センサ、角度センサ、またはコンピュータ入力装置に用い る感知装置であって、請求項 8に記載の可撓性素子を感知部に用いた感知装置。
[21] マニピュレータ、電気採暖具、盗難防止装置、人体情報検知装置、電気掃除機、液 体流速センサ、風圧センサ、位置検出装置、ロボット用人工皮膚、義手、義足、補助 筋肉、加速度センサ、圧力センサ、角度センサ、またはコンピュータ入力装置の感知 部用素子である請求項 1に記載の可撓性素子。
[22] マニピュレータ、電気採暖具、盗難防止装置、人体情報検知装置、電気掃除機、液 体流速センサ、風圧センサ、位置検出装置、ロボット用人工皮膚、義手、義足、補助 筋肉、加速度センサ、圧力センサ、角度センサ、またはコンピュータ入力装置の感知 部用素子である請求項 8に記載の可撓性素子。
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