CN107110634A - 静电电容型传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于提供因使用环境引起的静电电容的测定值的变动小的静电电容型传感器，本发明的静电电容型传感器包括：中央电极层，层叠于所述中央电极层的上表面的第1介电层，层叠于所述中央电极层的下表面的第2外侧电极层，形成于所述第1介电层的与所述中央电极层侧为相反侧的面的第1外侧电极层，以及形成于所述第2介电层的与所述中央电极层侧为相反侧的面的第2外侧电极层，所述第1介电层及所述第2介电层为弹性体制，将所述中央电极层及所述第1外侧电极层的相向的部分作为第1检测部，将所述中央电极层及所述第2外侧电极层的相向的部分作为第2检测部，且静电电容型传感器包括传感片及计测器，传感片能够可逆地变形且所述第1检测部及所述第2检测部的静电电容相应于变形而变化，基于将所述第1检测部的静电电容与所述第2检测部的静电电容相加所得的合计静电电容，来计测所述传感片的变形状态。

Description

静电电容型传感器
技术领域
本发明涉及一种静电电容型传感器。
背景技术
静电电容型传感器为如下传感器，即，可根据以隔着介电层而相向的方式配置的一对电极层间的静电电容变化来检测测定对象物的凸凹形状等。
一般而言，静电电容型传感器的静电电容(capacitance)由以下的式(1)表示。
C＝ε0εrS/d...(1)
此处，C为电容，ε0为自由空间的介电常数，εr为介电层的相对介电常数，S为电极层面积，d为电极间距离。
而且，专利文献1中记载了静电电容型传感片(sensor sheet)，其具备弹性体(elastomer)制的介电层、及分别形成于所述介电层的表面(正面)及背面的表侧电极层及背侧电极层。所述静电电容型传感片中，介电层为弹性体制，因而能够反复伸缩变形。而且，所述静电电容型传感片中，各电极层包含碳纳米管(carbon nanotube)，因而能够追随介电层的变形而变形。
因此，专利文献1记载的静电电容型传感片中，即便测定对象物为柔软且伸长度大的测定对象物，也可追随测定对象物的变形或动作而变形，静电电容会因所述变形而变化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2014-81355号公报
发明内容
发明要解决的课题
另一方面，现有的静电电容传感器如所述般，具备包含介电层及设置于其两面的电极层的电容器构造，存在静电电容的测定值会因使用环境而发生变动的情况。
例如，在电极层露出的情况下，当所述电极层与导体接触时静电电容的测定值会大幅变动。
因此，专利文献1中提出为了抑制电极层与外部的构件的导通而设置保护层。
然而，在如专利文献1中提出的、以追随测定对象物的变形或动作而变形为前提的静电电容型传感器中，为了确保传感片的柔软性(可变形性)，即便设置保护层，保护层的厚度也必需薄。
而且，在保护层的厚度薄的情况下，存在无法充分抑制因使用环境引起的静电电容的测定值的变动的情况。
根据本发明者等人的研究，确认若电磁噪声或商用电源引起的电源噪声等电磁波噪声侵入计测器，则静电电容的测定值会发生变动。例如，可知若在使用静电电容型传感片时商用电源等位于附近，则存在无法正确地测定静电电容的情况。
而且，在使用如专利文献1中记载般的、介电层的两面层叠了电极层(表侧电极层及背侧电极层)而成的传感片的情况下，也可知在电性连接的导体接近各电极层的情况下(即，在导体分别接近表侧电极层及背侧电极层，且接近表侧电极层的电极与接近背侧电极层的导体电性连接的情况下)，所计测的静电电容的测定值增大。
本发明鉴于所述情况而完成，其目的在于提供因使用环境引起的静电电容的测定值的变动小的静电电容型传感器。
解决课题的技术手段
本发明的静电电容型传感器，其特征在于包括：
中央电极层；
第1介电层，层叠于所述中央电极层的上表面；
第2介电层，层叠于所述中央电极层的下表面；
第1外侧电极层，形成于所述第1介电层的与所述中央电极层侧为相反侧的面；
第2外侧电极层，形成于所述第2介电层的与所述中央电极层侧为相反侧的面，且所述第1介电层及所述第2介电层为弹性体制，将所述中央电极层及所述第1外侧电极层的相向的部分作为第1检测部，将所述中央电极层及所述第2外侧电极层的相向的部分作为第2检测部，且所述静电电容型传感器包括：
传感片，能够可逆地变形，且所述第1检测部及所述第2检测部的静电电容相应于变形而变化；以及
计测器，连接于所述中央电极层、所述第1外侧电极层及所述第2外侧电极层，对所述第1检测部及所述第2检测部的静电电容进行测定，
基于将所述第1检测部的静电电容与所述第2检测部的静电电容相加所得的合计静电电容，来计测所述传感片的变形状态。
所述静电电容型传感器包括具有中央电极层、及经由介电层形成于所述中央电极层的两侧的外侧电极层的传感片，对合计静电电容进行测定，所述合计静电电容是将中央电极层及第1外侧电极层的相向的部分的静电电容(第1检测部的静电电容)、与中央电极层及第2外侧电极层的相向的部分的静电电容(第2检测部的静电电容)相加所得，基于所述测定值对传感片的变形状态进行计测。所述静电电容型传感器因基于两个检测部的合计静电电容对传感片的变形状态进行计测，故实现如下优异效果，即，不易产生因使用环境引起的静电电容的测定值的变动。
所述静电电容型传感器优选为所述中央电极层、所述第1外侧电极层及所述第2外侧电极层均包含含有碳纳米管的导电性组合物。
根据本构成，各电极层的导电性优异，并且适合于追随介电层的变形而变形。
所述静电电容型传感器中，优选为所述传感片进而包括第1保护层及第2保护层中的至少一个，所述第1保护层层叠于所述第1外侧电极层的与所述第1介电层侧为相反的一侧，所述第2保护层层叠于所述第2外侧电极层的与所述第2介电层侧为相反的一侧。
根据本构成，可保护各电极层，并且可更可靠地减少测定时的静电电容的测定误差。
所述静电电容型传感器中，优选为所述计测器具备使用交流阻抗计测静电电容的电路。所述情况下，即便在使用了高频率信号的测定中，通过反复使用精度优异且高频率的信号，而阻抗不会变得过大，因而可进一步提高计测精度，且可进一步缩短静电电容计测所需的时间。
进而优选为，在具有计测器的静电电容传感器中，所述计测器具备使用所述交流阻抗计测静电电容的电路，所述计测器具备CV转换电路，所述中央电极层连接于所述CV转换电路侧，且在所述第1外侧电极层与所述第2外侧电极层电性连接的状态下连接于所述计测器的交流信号生成侧。
而且，也优选为在具有计测器的静电电容传感器中，所述计测器具备使用所述交流阻抗计测静电电容的电路，所述计测器具备CF转换电路，所述中央电极层连接于所述CF转换电路侧，且在所述第1外侧电极层与所述第2外侧电极层电性连接的状态下接地。
根据具备这些构成的静电电容型传感器，无论在传感片的表面侧及背面侧的哪一侧具有噪声源，均可更可靠地防止因所述噪声源的存在而引起的静电电容的测定值发生变动，从而可更正确地测定检测部的静电电容。
发明的效果
本发明的静电电容型传感器中，可使静电电容的测定值的变动极小。
附图说明
图1是表示本发明的实施形态的静电电容型传感器的一例的概略图。
图2(a)是示意性地表示构成本发明的实施形态的静电电容型传感器的传感片的一例的立体图，图2(b)是图2(a)的A-A线剖面图。
图3是用以说明静电电容型传感器所具备的介电层的制作中使用的成型装置的一例的示意图。
图4(a)～图4(d)是用以说明传感片的制作步骤的立体图。
图5(a)是示意性地表示构成本发明的实施形态的静电电容型传感器的传感片的另一例的平面图，图5(b)是图5(a)的B-B线剖面图。
图6是示意性地表示实施例的传感片A的立体图。
图7是示意性地表示比较例的传感片B的立体图。
图8是表示实施例1及比较例1中的静电电容的测定中使用的反相放大电路的概略图。
图9是表示实施例2及比较例2中的静电电容的测定中使用的舒密特触发器(Schmitt trigger)振荡电路的概略图。
图10是表示实施例3及比较例3中的静电电容的测定中使用的半波倍电压整流电路的概略图。
具体实施方式
以下，一面参照附图一面对本发明的实施形态进行说明。
本发明的实施形态的静电电容型传感器包括：中央电极层，层叠于所述中央电极层的上表面的第1介电层，层叠于所述中央电极层的下表面的第2外侧电极层，形成于所述第1介电层的与所述中央电极层侧为相反侧的面的第1外侧电极层，及形成于所述第2介电层的与所述中央电极层侧为相反侧的面的第2外侧电极层，
所述第1介电层及所述第2介电层为弹性体制，
将所述中央电极层及所述第1外侧电极层的相向的部分作为第1检测部，将所述中央电极层及所述第2外侧电极层的相向的部分作为第2检测部，且所述静电电容型传感器具备：
传感片，能够可逆地变形，且所述第1检测部及所述第2检测部的静电电容相应于变形而变化；以及
计测器，连接于所述中央电极层、所述第1外侧电极层及所述第2外侧电极层，对所述第1检测部及所述第2检测部的静电电容进行测定，
基于所述第1检测部的静电电容与所述第2检测部的静电电容相加所得的合计静电电容，来计测所述传感片的变形状态。
图1是表示本发明的实施形态的静电电容型传感器的一例的概略图。
图2(a)是示意性地表示构成本发明的实施形态的静电电容型传感器的传感片的一例的立体图，图2(b)是图2(a)的A-A线剖面图。
如图1所示，本实施形态的静电电容型传感器1如图1所示，具备：检测静电电容的传感片2，经由外部配线(引线等)而与传感片2电性连接的计测器3，及用以显示计测器3中的计测结果的显示器4。
计测器3具备：用以将静电电容C转换为频率信号F的舒密特触发器振荡电路3a，将频率信号F转换为电压信号V的F/V转换电路3b，及电源电路(未图示)。计测器3在将由传感片2的检测部检测到的静电电容C转换为频率信号F后，进而转换为电压信号V，并发送至显示器4。另外，如后述般，计测器3的构成不限于所述构成。
显示器4具备监视器4a、运算电路4b、及记忆部4c。显示器4使由计测器3测定到的所述静电电容C的变化显示于监视器4a，并且将所述静电电容C的变化作为记录数据而记忆。
传感片2具备：为弹性体制且片状的背侧介电层(第2介电层)11B，形成于背侧介电层11B的表面(正面)的中央电极层12A，形成于背侧介电层11B的背面的背侧电极层(第2外侧电极层)12C，层叠于中央电极层12A的表侧(图2中为上侧)的表侧介电层(第1介电层)11A，及形成于表侧介电层11A的表面的表侧电极层(第1外侧电极层)12B。由此，传感片2中，在中央电极层12A的上表面层叠着表侧介电层11A，中央电极层12A的下表面层叠着背侧介电层11B。
进而，传感片2具备：连结于中央电极层12A的中央配线13A，连结于表侧电极层12B的表侧配线13B，连结于背侧电极层12C的背侧配线13C，安装于中央配线13A的与中央电极层12A为相反侧的端部的中央连接部14A，安装于表侧配线13B的与表侧电极层12B为相反侧的端部的表侧连接部14B，及安装于背侧配线13C的与背侧电极层12C为相反侧的端部的背侧连接部14C。
而且，传感片2中，在表侧介电层11A的表侧设置着表侧保护层(第1保护层)15A，在背侧介电层11B的背侧设置着背侧保护层(第2保护层)15B。
中央电极层12A、表侧电极层12B及背侧电极层12C具有同一俯视形状。中央电极层12A与表侧电极层12B隔着表侧介电层11A而整体相向，中央电极层12A与背侧电极层12C隔着背侧介电层11B而整体相向。传感片2中，中央电极层12A与表侧电极层12B的相向的部分为表侧检测部(第1检测部)，中央电极层12A与背侧电极层12C的相向的部分为背侧检测部(第2检测部)。
另外，所述传感片中，所述中央电极层及所述表侧电极层并非需要隔着介电层而其整体相向，只要至少其一部分相向即可。而且，所述中央电极层及所述背侧电极层也并非需要隔着介电层而其整体相向，只要至少其一部分相向即可。
传感片2中，将所述第1检测部的静电电容与所述第2检测部的静电电容相加所得的合计静电电容设为传感片2的检测部的静电电容。
因此，传感片2中，在表侧电极层12B(表侧连接部14B)与背侧电极层12C(背侧连接部14C)电性连接的状态(短路状态)下，经由引线等而连接于计测器3的端子，中央电极层12A(中央连接部14A)经由引线等而连接于计测器3的其他端子。
而且，传感片2中虽未图示，但也可在传感片2的表侧及/或背侧的最外层形成粘着层。
通过形成所述粘着层，可将传感片贴附于测定对象物而使用。
传感片2中，表侧介电层11A及背侧介电层11B均为弹性体制，因而能够在面方向上变形(伸缩)。而且，介电层11(表侧介电层11A及背侧介电层11B)在面方向上变形时，各电极层(中央电极层12A、表侧电极层12B及背侧电极层12C)以及表侧保护层15A及背侧保护层15B(以下也将两者合并简称作保护层)追随所述变形而变形。
而且，伴随传感片2的变形，各检测部的静电电容与介电层(表侧介电层11A及背侧介电层11B)的变形量相关地发生变化。由此，通过检测静电电容的变化，而可检测传感片2的变形量。
具备传感片2的静电电容型传感器可抑制因噪声引起的静电电容的测定值的变动，在存在噪声的状况下或测定时噪声发生变动的状况下，均可正确地计测传感片的变形状态。
在使用静电电容型传感器的情况下，若在如所述般电磁噪声或电源噪声容易进入的部位、或传感片的电极层与导体接触或接近的环境中使用，则存在检测部的静电电容的测定值会因使用状况而发生变动的情况。
例如，在专利文献1揭示的、具备一层介电层及分别形成于其表面及背面的电极层的传感片中，因噪声从表侧进入(或表侧与噪声源接近)或噪声从背侧进入(或背侧与噪声源接近)，而静电电容的测定值不同。
进而，有时在导体接近表侧的电极层及背侧的电极层此两者，且接近表侧的导体层的导体与接近背侧的导体层的导体电性连接的情况下(例如在将电极层上层叠了保护层而成的传感片的两侧与水或身体接触的情况下，或由电性连接的金属板夹着电极层上层叠了保护层而成的传感片的两侧的情况下等)，静电电容的测定值也不同。所述情况下，是将表侧的电极层及与其接近的导体之间的静电电容，和背侧的电极层及与其接近的导体之间的静电电容，作为串联连接的两个静电电容的合成静电电容，加上传感片的本来的检测部的静电电容而进行测定。
与此相对，所述静电电容型传感器中，传感片具备所述构成，对第1检测部的静电电容与第2检测部的静电电容相加所得的合计静电电容进行测定。即，所述传感片中，将检测部的构造(第1检测部及第2检测部的构造)设为两个电容器并联配置的构造而进行静电电容的测定。因此，例如，所述静电电容型传感器中，将表侧电极层(第1外侧电极层)与背侧电极层(第2外侧电极层)在两者电性连接的状态(短路的状态)下连接于计测器。所述情况下，在噪声从表侧(上表面侧)进入(表侧与噪声源接近)的情况下，在噪声从背侧(下表面侧)进入(背侧与噪声源接近)的情况下，均只要将各电极层以规定的朝向连接于计测器，则静电电容的测定值为大致相同的值。
而且，在从传感片的表侧及背侧的两侧，相互电性连接的导体分别与第1外侧电极层及第2外侧电极层接近的情况下(例如浸渍于水中、利用身体使层叠了保护层的传感片的两侧接触，由连接的两块金属板夹着层叠了保护层的传感片)，也只要将各电极层以规定的朝向连接于计测器，则静电电容的测定值为大致相同的值。所述情况下，第1外侧电极层与第2外侧电极层为相同的电位，是因为不会形成供各个外侧电极层与接近的导体之间的静电电容插入的路径，且并未将接近的导体与各外侧电极层之间的静电电容相加而测定。
由此，如所述般，本实施形态的静电电容型传感片中，可抑制因噪声引起的静电电容的测定值的变动。
另外，本发明中，所谓导体与外侧电极层接近，为如下概念：当然包括金属构件等导电性的构件接近的情况，还包括生物体表面接近的情况，或者水或汗、体液等具有导电性的液体附着于外侧电极层的情况等。
以下，对所述静电电容型传感器具备的各构件进行详细说明。
另外，以下的说明中，在关于第1介电层及第2介电层的说明中无须特别将两者区分的情况下，有时简单表述为“介电层”，在关于中央电极层、第1外侧电极层(表侧电极层)及第2外侧电极层(背侧电极层)的说明中无须特别将各电极层区分的情况下，有时简单表述为“电极层”。
<传感片>
<<介电层(第1介电层及第2介电层)>>
所述传感片具备弹性体制的第1介电层及第2介电层。所述第1介电层及所述第2介电层可使用弹性体组合物而形成。第1介电层与第2介电层可使用相同的弹性体组合物而形成，也可使用不同的弹性体组合物而形成。所述第1介电层及所述第2介电层优选为使用相同的弹性体组合物而形成。这是因为介电层变形时显示相同的行为。
所述介电层为使用弹性体组合物形成的片状物，能够以其表背面的面积变化的方式可逆地变形。另外，所谓介电层的表背面，是指介电层的表(正)面及背面。
作为所述弹性体组合物，可列举含有弹性体、及视需要含有其他任意成分的组合物。
作为所述弹性体，例如可列举天然橡胶、异戊二烯橡胶、腈橡胶(NBR)、乙烯丙烯橡胶(乙烯丙稀二烯橡胶(Ethylene Propylene Diene Rubber，EPDM))、苯乙烯·丁二烯橡胶(styrene butadiene Rubber，SBR)、丁二烯橡胶(butadiene Rubber，BR)、氯丁二烯橡胶(chloroprene Rubber，CR)、硅酮橡胶、氟橡胶、丙烯酸系橡胶、氢化丁腈橡胶、聚氨基甲酸酯橡胶等。这些可单独使用，也可并用两种以上。
这些之中，优选为聚氨基甲酸酯橡胶、硅酮橡胶。这是因为永久应变(或永久拉伸率)小。进而，因比起硅酮橡胶，与碳纳米管的密接性更优异，故在电极层含有碳纳米管的情况下，尤其优选为聚氨基甲酸酯橡胶。
所述聚氨基甲酸酯橡胶为至少多元醇成分与异氰酸酯成分发生反应而成者。作为所述聚氨基甲酸酯橡胶的具体例，例如可列举以烯烃系多元醇为多元醇成分的烯烃系聚氨基甲酸酯橡胶，以酯系多元醇为多元醇成分的酯系聚氨基甲酸酯橡胶，以醚系多元醇为多元醇成分的醚系聚氨基甲酸酯橡胶，以碳酸酯系多元醇为多元醇成分的碳酸酯系聚氨基甲酸酯橡胶，以蓖麻油系多元醇为多元醇成分的蓖麻油系聚氨基甲酸酯橡胶等。这些可单独使用，也可并用两种以上。而且，所述聚氨基甲酸酯橡胶也可并用两种以上的所述多元醇成分。
作为所述烯烃系多元醇，例如可列举艾波(EPOL)(出光兴产公司制造)等。
而且，作为所述酯系多元醇，例如可列举波利莱特(POLILIGHT)8651(大日本油墨化学工业(DIC)公司制造)等。
而且，作为所述醚系多元醇，例如可列举聚氧四亚甲基二醇、PTG-2000SN(保土谷化学工业公司制造)、聚丙二醇、普赖玟(PREMINOL)S3003(旭硝子公司制造)、潘德斯(PANDEX)GCB-41(DIC公司制造)等。
关于所述异氰酸酯成分未作特别限定，可使用现有公知的异氰酸酯成分。
而且，在将所述聚氨基甲酸酯橡胶合成时，也可视需要在其反应系统中添加链延长剂、交联剂、催化剂、硫化促进剂等。
而且，所述弹性体组合物除弹性体以外，也可含有塑化剂、抗氧化剂、抗老化剂、着色剂等的添加剂、介电性填料等。
关于所述介电层的平均厚度(表侧介电层及背侧介电层的各自的平均厚度)，自增大静电电容C而实现检测感度提高的观点、及实现对测定对象物的追随性的提高的观点考虑，优选为10μm～1000μm，更优选为30μm～200μm。
另外，所述表侧介电层及所述背侧介电层的各自的厚度可相同，也可不同，但优选为相同。
所述介电层优选为在变形时能够以面积(表侧介电层的表面的面积及背侧介电层的背面的面积)自无伸长状态开始增大30％以上的方式变形。这是因为，若具有此种特性，则在将所述传感片贴附于测定对象物而使用的情况下，适合于追随测定对象物的变形等而变形。
此处，所谓能够以面积增大30％以上的方式变形，是指即便所述介电层施加负荷而使面积增大30％也不会断裂，且若释放负荷则恢复为原来的状态(即，处于弹性变形范围)。所述介电层的面积的能够变形的范围，更优选为能够以增大50％以上的方式变形，进而优选为能够以增大100％以上的方式变形，尤其优选为能够以增大200％以上的方式变形。
所述介电层的面方向上的能够变形的范围可通过介电层的设计(材质或形状等)来控制。
所述介电层的常温下的相对介电常数优选为2以上，更优选为5以上。若介电层的相对介电常数小于2，则检测部的静电电容减小，存在无法获得作为传感片的充分感度的情况。
所述介电层的杨氏模量优选为0.1MPa～10MPa。若杨氏模量小于0.1MPa，则存在介电层过于柔软，高品质加工困难，而无法获得充分的测定精度的情况。另一方面，若杨氏模量超过10MPa，则有介电层过硬，而在测定对象物欲变形时阻碍其变形之虞。
所述介电层的硬度以使用依据日本工业标准(Japanese Industrial Standards，JIS)K 6253的类型A硬度计的硬度(JIS A硬度)计，优选为0°～30°，或者以使用依据JIS K7321的类型C硬度计的硬度(JIS C硬度)计，优选为10°～55°。
若所述介电层过软，则有高品质加工困难，无法确保充分的测定精度的情况。另一方面，若所述介电层过硬，则有阻碍测定对象物的变形之虞。
<<电极层(中央电极层、第1外侧电极层(表侧电极层)及第2外侧电极层(背侧电极层))>>
所述电极层(中央电极层、第1外侧电极层及第2外侧电极层)均包含含有导电材料的导电性组合物。
此处，各电极层可分别包含同一组成的导电性组合物，也可包含不同组成的导电性组合物。
作为所述导电材料，例如可列举碳纳米管、石墨烯(graphene)、碳纳米角、碳纤维、导电性碳黑、石墨(graphite)、金属纳米线、金属纳米粒子、导电性高分子等。这些可单独使用，也可并用两种以上。
作为所述导电材料，优选为碳纳米管。这是因为适合于追随介电层的变形而变形的电极层的形成。
作为所述碳纳米管，可使用公知的碳纳米管。所述碳纳米管可为单层碳纳米管(SWNT)，而且，也可为双层碳纳米管(DWNT)或三层以上的多层碳纳米管(MWNT)(本说明书中，将两者合并而简称作多层碳纳米管)。作为所述碳纳米管，也可并用两种以上层数不同的碳纳米管。
所述碳纳米管的形状(平均长度或纤维径、纵横尺寸比)也未作特别限定，只要对静电电容型传感器的使用目的或传感片所要求的导电性或耐久性、进而用以形成电极层的处理或费用进行综合性判断并适当选择即可。
所述碳纳米管的平均长度优选为10μm以上，更优选为50μm以上。这是因为，使用此种纤维长度长的碳纳米管形成的电极层具有如下优异的特性，即，导电性优异，且在追随介电层的变形而变形时(尤其伸长时)电阻几乎不会增大，进而，即便反复伸缩，电阻的不均也小。
与此相对，若所述碳纳米管的平均长度小于10μm，则存在如下情况：伴随电极层的变形而电阻增大，或在使电极层反复伸缩时电阻的不均增大。尤其在传感片(介电层)的变形量增大的情况下，容易发生所述不良情况。
所述碳纳米管的平均长度的优选的上限为1000μm。平均长度超过1000μm的碳纳米管目前制造、获得困难。而且这是因为，在如后述般涂布碳纳米管的分散液而形成电极层的情况下，碳纳米管的分散性不充分，因而不易形成导电通路，其结果担心电极层的导电性不充分。
所述碳纳米管的平均长度的下限进而优选为100μm，上限进而优选为600μm。若所述碳纳米管的平均长度处于所述范围内，则能够以高水平更可靠地确保如下优异的特性，即，导电性优异，伸长时电极层的电阻几乎不会增大，反复伸缩时电阻的不均也小。
就所述碳纳米管的纤维长度而言，只要利用电子显微镜观察碳纳米管，并根据其观察图像进行测定即可。
就所述碳纳米管的平均长度而言，例如只要基于自碳纳米管的观察图像随机地选择的10处碳纳米管的纤维长度算出平均值即可。
所述碳纳米管的平均纤维径未作特别限定，但优选为0.5nm～30nm。
若所述纤维径小于0.5nm，则碳纳米管的分散变差，其结果，存在导电通路无法扩展，而电极层的导电性变得不充分的情况。另一方面，若所述纤维径超过30nm，则存在即便为相同的重量，碳纳米管的根数也会减少，从而导电性变得不充分的情况。所述碳纳米管的平均纤维径更优选为5nm～20nm。
所述碳纳米管中，比起单层碳纳米管，多层碳纳米管更优选。
在使用了单层碳纳米管的情况下，即便在使用具有所述优选的范围的平均长度的碳纳米管的情况下，也存在电阻会增高，或伸长时电阻会大幅增大，或反复伸缩时电阻会大幅不均的情况。
关于所述理由，进行如下推测。单层碳纳米管通常作为金属性碳纳米管与半导体性碳纳米管的混合物而合成，因而推测所述半导体性碳纳米管的存在成为电阻增高、或伸长时电阻大幅增大、或反复伸缩时电阻大幅不均的原因。
另外，若将金属性碳纳米管与半导体性碳纳米管分离，而使用平均长度长的金属性单层碳纳米管，则存在如下可能性，即，能够形成具备与使用平均长度长的多层碳纳米管的情况相同的电性特性的电极层。然而，金属性碳纳米管与半导体性碳纳米管的分离并不容易(尤其纤维长度长的碳纳米管中)，两者的分离需要烦杂的作业，因而，自形成电极层时的作业容易性及经济性的观点考虑，也如所述般，优选为多层碳纳米管作为所述碳纳米管。
所述碳纳米管的碳纯度优选为99重量％以上。碳纳米管在其制造步骤中，有时包含催化剂金属或分散剂等，在使用了大量含有此种碳纳米管以外的成分(杂质)的碳纳米管的情况下，有时会引起导电性的降低或电阻的不均。
所述碳纳米管的制造方法未作特别限定，只要为利用现有公知的制造方法而制造者即可，优选为利用基板成长法而制造者。
基板成长法为化学气相成长(Chemical Vapor Deposition，CVD)法的一种，且为通过对涂布于基板上的金属催化剂供给碳源而使其成长并制造碳纳米管的方法。基板成长法为适合于制造纤维长度相对长且纤维长度一致的碳纳米管的制造方法，因而适合作为所述电极层中使用的碳纳米管。
在所述碳纳米管为利用基板制造法而制造者的情况下，碳纳米管的纤维长度与碳纳米管丛林(carbon nano-tube forest，CNT forest)的成长长度实质上相同。因此，在使用电子显微镜测定碳纳米管的纤维长度的情况下，只要测定CNT丛林的成长长度即可。
所述导电性组合物除含有碳纳米管等导电材料以外，也可含有例如粘合剂成分。
所述粘合剂成分作为连接材料发挥功能。因此，通过含有所述粘合剂成分，而能够提高电极层与介电层的密接性及电极层自身的强度。进而，在利用后述方法形成电极层时，能够抑制碳纳米管等导电材料的飞散，因而电极层形成时的安全性也可提高。
作为所述粘合剂成分，例如可列举丁基橡胶，乙烯丙烯橡胶，聚乙烯，氯磺化聚乙烯，天然橡胶，异戊二烯橡胶，丁二烯橡胶，苯乙烯·丁二烯橡胶，聚苯乙烯，氯丁二烯橡胶，腈橡胶，聚甲基丙烯酸甲酯，聚乙酸乙烯酯，聚氯乙烯，丙烯酸系橡胶，苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)等。
而且，作为所述粘合剂成分，也可使用生橡胶(caoutchouc)(天然橡胶及合成橡胶的未硫化的状态者)。通过使用如生橡胶般的弹性相对弱的材料，也可提高电极层相对于介电层的变形的追随性。
所述粘合剂成分尤其优选为与构成介电层的弹性体为相同种类。这是因为能够显著提高介电层与电极层的密接性。
所述导电性组合物除含有碳纳米管等导电材料及粘合剂成分以外，也可进而含有各种添加剂。
作为所述添加剂，例如可列举用以提高导电材料的分散性的分散剂、用于粘合剂成分的交联剂、硫化促进剂、硫化助剂、抗老化剂、塑化剂、软化剂、着色剂等。
所述传感片中，在所述导电材料为碳纳米管的情况下，电极层也可实质上仅由碳纳米管形成。所述情况下也可确保电极层与介电层之间充分的密接性。碳纳米管与介电层利用凡德瓦尔力(van der Waals force)等而牢固地密接。
所述电极层中的碳纳米管的含量只要为呈现出导电性的浓度则不作特别限定，在含有粘合剂成分的情况下根据粘合剂成分的种类而不同，但优选为相对于电极层的总固体成分而为0.1重量％～100重量％。
而且，若提高碳纳米管的含量，则可提高电极层的导电性。因此，即便使电极层变薄也可确保所要求的导电性，其结果，可更容易地使电极层变薄，或确保电极层的柔软性。
所述电极层的平均厚度(各电极层的各自的平均厚度)优选为0.1μm～10μm。因电极层的平均厚度处于所述范围，而电极层可发挥相对于介电层的变形更优异的追随性。
另一方面，若所述平均厚度小于0.1μm，则有导电性不足，作为传感片的测定精度降低之虞。另一方面，若超过10μm，则存在因碳纳米管等导电材料的增强效果而传感片变硬，传感片的伸缩性降低，阻碍追随测定对象物的变形或移动的变形的情况。而且，若传感片变硬，则存在阻碍测定对象物自身的变形等的情况。
所述电极层的平均厚度例如可使用激光显微镜(例如，基恩斯(KEYENCE)公司制造，VK-9510)来测定。具体而言，沿介电层的表面形成的电极层的厚度方向以0.01μm为单位进行扫描，测定介电层的表面的3D形状后，在介电层上的层叠着电极层的区域及未层叠的区域，分别计测长200μm×宽200μm的矩形区域的平均高度，将所述平均高度的阶差作为电极层的平均厚度即可。
构成所述传感片的中央电极层、表侧电极层及背侧电极层的各自的导电性不作特别限定。
<<保护层>>
所述传感片如图2所示的例般，优选为层叠保护层(表侧保护层及背侧保护层)。通过设置所述保护层，可使表侧电极层及背侧电极层等与外部电性绝缘。而且，通过设置所述保护层，可提高传感片的强度或耐久性。
所述保护层的材质未作特别限定，只要相对应于其要求特性适当选择即可。作为所述保护层的材质的具体例，例如可列举与所述介电层的材质相同的弹性体组合物等。
<<其他>>
所述传感片如图2所示的例般，通常，形成着与各电极层连接的中央配线、表侧配线、背侧配线。
这些各配线只要不阻碍介电层的变形，且即便介电层变形也可维持导电性即可。作为各配线的具体例，例如可列举包含与所述电极层相同的导电性组合物的导体。
而且，所述各配线，优选为在确保必要的导电性的范围内其宽度窄。
进而，在所述各配线各自的与电极层为相反侧的端部，如图2所示的例般，通常形成着用以与外部配线连接的连接部(中央连接部、表侧连接部及背侧连接部)。作为这些各连接部，例如可列举使用铜箔等形成者。
所述传感片如所述般，也可在传感片的背侧的最外层形成粘着层。由此，可经由粘着层将所述传感片贴附于测定对象物。
关于所述粘着层，未作特别限定，例如可列举包含丙烯酸系粘着剂、橡胶系粘着剂、硅酮系粘着剂等的层。
此处，各粘着剂可为溶剂型，胶乳型，也可为热熔型。所述粘着剂只要相应于静电电容型传感器的使用形态等适当选择并使用即可。其中，所述粘着层需要有不会阻碍所述介电层的伸缩的柔软性。
所述粘着层也可形成于传感片的表侧的最外层。
关于将所述传感片自无伸长状态向单轴方向伸长100％后，回到无伸长状态的周期作为1个周期的伸缩，反复进行1000个周期时，优选为第1000周期的100％伸长时的所述电极层的电阻相对于第2周期的100％伸长时的所述电极层的电阻的变化率([第1000周期100％伸长时的电阻值]-[第2周期100％伸长时的电阻值]的绝对值]/[第2周期100％伸长时的电阻值]×100)小。具体而言，优选为10％以下，更优选为5％以下。
此处，将第2周期以后而非第1周期的电极层的电阻作为评估对象的理由在于，在自未伸长状态伸长的第1次(第1周期)的伸长时，伸长时的电极层的行为(电阻的变动的方式)与第2次(第2周期)以后的伸缩时大有不同。关于其原因，推测是因为制作传感片后，通过一次伸长而构成电极层的碳纳米管等导电材料的状态初次稳定化。
接下来，对制造所述传感片的方法进行说明。此处，以图2(a)、图2(b)所示的构造的传感片2为例，对制造传感片的方法进行说明。
(1)制作两片包含弹性体组合物的片状介电层及两片包含弹性体组合物的片状保护层。所述介电层与所述保护层可利用相同的方法制作。此处，对作为介电层的制作方法的制作方法进行说明。
首先，作为原料组合物，制备在弹性体(或其原料)中视需要调配链延长剂、交联剂、硫化促进剂、催化剂、介电填料、塑化剂、抗氧化剂、抗老化剂、着色剂等添加剂而成的原料组合物。接下来，通过使所述原料组合物成形而制作介电层。作为使所述原料组合物成形的方法，可采用现有公知的方法。
具体而言，例如在使包含聚氨基甲酸酯橡胶的介电层成形的情况下，可使用下述方法等。
首先，对多元醇成分、塑化剂及抗氧化剂进行计量，在加热、减压下搅拌混合一定时间，从而制备混合液。接下来，对所述混合液进行计量而调整温度后，添加催化剂并利用搅拌器(Agitator)等进行搅拌。然后，添加规定量的异氰酸酯成分，利用搅拌器等进行搅拌后，立即将混合液注入至图3所示的成形装置，一边利用保护膜呈夹层状进行搬送，一边使其交联硬化，从而获得附着有保护膜的规定厚度的片材。然后，视需要交联一定时间后，最后，裁断为规定的形状，由此可制作介电层。
图3是用以说明介电层的制作中使用的成形装置的一例的示意图。图3所示的成形装置30中，将原料组合物33流入至从隔开配置的一对辊32、辊32连续地送出的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制的保护膜31的间隙中，在所述间隙内保持着原料组合物33的状态下一边进行硬化反应(交联反应)，一边导入至加热装置34内，使原料组合物33在一对保护膜31间保持的状态下热硬化，而成形成为介电层的片状物35。
所述介电层在制备原料组合物后，也可使用各种涂布装置、棒涂、刮板等通用的成膜装置或成膜方法来制作。
如所述般，保护层只要以与介电层的制作相同的方法制作即可。
(2)接下来，与所述(1)的步骤不同地，制备用以形成电极层的涂布液。
此处，作为所述涂布液，制备包含碳纳米管等导电材料及分散介质的组合物。
具体而言，首先，将碳纳米管等导电材料添加至分散介质中。此时，也可视需要进而添加粘合剂成分(或粘合剂成分的原料)等所述其他成分或分散剂。
接下来，通过使用湿式分散机将包含导电材料的各成分分散(或溶解)于分散介质中，而制备电极层的形成中使用的涂布液。此处，例如只要使用超声波分散机、喷射磨机、珠磨机等现有的分散机分散即可。
作为所述分散介质，例如可列举甲苯、甲基异丁基酮(methyl isobutyl ketone，MIBK)、醇类、水等。这些分散介质可单独使用，也可并用两种以上。
所述涂布液中，在导电材料为碳纳米管的情况下，所述碳纳米管的浓度优选为0.01重量％～10重量％。若所述浓度小于0.01重量％，则存在碳纳米管的浓度过薄而需要反复涂布的情况。另一方面，若所述浓度超过10重量％，则存在涂布液的粘度过高，而且会因再凝聚而碳纳米管的分散性降低，难以形成均匀的电极层的情况。
(3)接下来，使介电层及保护层重合，且适时地形成电极层等而制作传感片。一面参照图4一面对本步骤进行说明。图4(a)～图4(d)是用以说明传感片的制作步骤的立体图。
(a)首先，对所述(1)的步骤中制作的一片保护层(背侧保护层15B)的单面(表面)的规定的位置，利用喷涂法等涂布所述(2)的步骤中制备的涂布液，使其干燥(参照图4(a))。由此，在背侧保护层15B上形成背侧电极层12C与背侧配线13C。
此处，所述涂布液的干燥条件未作特别限定，只要对应于分散介质的种类或弹性体组合物的组成等适当选择即可。
而且，涂布所述涂布液的方法不限定于喷涂法，也可另外采用例如网版印刷法、喷墨印刷法等。
进而，在涂布所述涂布液时，也可在将未形成电极层的位置遮蔽后涂布所述涂布液。
(b)接下来，以包覆背侧电极层12C的整体及背侧配线13C的一部分的方式，通过将所述(1)的步骤中制作的一片介电层(背侧介电层11B)贴合于背侧保护层15B上而层叠。然后，使用与所述(a)相同的方法，在背侧介电层11B的上表面的规定的位置形成中央电极层12A与中央配线13A(参照图4(b))。
(c)接下来，以包覆中央电极层12A的整体及中央配线13A的一部分的方式，通过将所述(1)的步骤中制作的另一片介电层(表侧介电层11A)贴合于背侧介电层11B上而层叠。然后，使用与所述(a)相同的方法，在表侧介电层11A的上表面的规定的位置形成表侧电极层12B与表侧配线13B(参照图4(c))。
(d)接下来，以包覆表侧电极层12B的整体及表侧配线13B的一部分的方式，层叠所述(1)的步骤中制作的另一片保护层(表侧保护层15A)。
然后，在中央配线13A、表侧配线13B及背侧配线13C的各自的端部安装铜箔，而形成中央连接部14A、表侧连接部14B及背侧连接部14C(参照图4(d))。
通过采用此种方法，可制作所述传感片。
图2(a)、图2(b)所示的传感片在一个部位具备检测部，但本发明的实施形态中，传感片的检测部的数量不限定于一个部位，传感片也可包括多个部位的检测部。此处，将第1检测部与第2检测部合并而称作一处检测部。
作为具备多个检测部的传感片的具体例，例如可列举图5(a)、图5(b)所示的传感片。
图5(a)是示意性地表示构成本发明的实施形态的静电电容型传感器的传感片的另一例的平面图，图5(b)是图5(a)的B-B线剖面图。
如图5(a)、图5(b)所示，具备多个部位的检测部的传感片2′具备：为弹性体制且片状的背侧介电层(第2介电层)130，形成于背侧介电层130的表面(正面)的多个中央电极层101A～中央电极层116A，形成于背侧介电层130的背面的多个背侧电极层(第2外侧电极层)101C～背侧电极层(第2外侧电极层)116C，层叠于中央电极层101A～中央电极层116A的表侧(图5(b)中，上侧)的表侧介电层(第1介电层)120，及形成于表侧介电层120的表面的多个表侧电极层(第1外侧电极层)101B～表侧电极层(第1外侧电极层)116B。
进而，传感片2′具备：中央电极层101A～中央电极层116A，背侧电极层101C～背侧电极层116C，及，用以与安装于表侧电极层101B～表侧电极层116B的各自的一端部的外部配线连接的连接部(图5(a)中，101A1～116A1、101B1～116B1等)。
而且，传感片2′中，在表侧介电层120的表侧设置着表侧保护层(第1保护层)140，背侧介电层130的背侧设置着背侧保护层(第2保护层)150。
中央电极层101A～中央电极层116A分别呈带状，传感片2′具有合计16层的中央电极层。
中央电极层101A～中央电极层116A分别沿X方向(图5(a)中的左右方向)延伸。中央电极层101A～中央电极层116A以分别在Y方向(图5(a)中的上下方向)上每隔规定间隔而隔开，且彼此大致平行的方式分别配置。
表侧电极层101B～表侧电极层116B分别呈带状，传感片2′具有合计16层的表侧电极层。
表侧电极层101B～表侧电极层116B以从表背方向(介电层的厚度方向)观察而分别与中央电极层101A～中央电极层116A呈大致直角地交叉的方式配置。即，表侧电极层101B～表侧电极层116B分别沿Y方向延伸。而且，表侧电极层101B～表侧电极层116B以在X方向上每隔规定间隔而隔开，且彼此大致平行的方式分别配置。
背侧电极层101C～背侧电极层116C分别呈带状，传感片2′具有合计16层的背侧电极层。
背侧电极层101C～背侧电极层116C以从表背方向观察而分别与表侧电极层101B～表侧电极层116B重叠的方式配置。因此，背侧电极层101C～背侧电极层116C以从表背方向观察而分别与中央电极层101A～中央电极层116A呈大致直角地交叉的方式配置。
传感片2′中，从表背方向观察，中央电极层101A～中央电极层116A、表侧电极层101B～116B及背侧电极层101C～背侧电极层116C的相向的各自的部位(图5(a)所示，传感片2′中为256个部位)为检测部C。
各检测部C中，中央电极层与表侧电极层的相向的部分为表侧检测部(第1检测部)，中央电极层与背侧电极层的相向的部分为背侧检测部(第2检测部)。
具备传感片2′的静电电容型传感器中，可一面逐部位地切换256个部位的检测部C一面测定各检测部的静电电容，其结果，可检测各检测部的应变量或静电电容型传感片内的应变的位置信息。
<计测器>
所述计测器与所述传感片电性连接。所述计测器具有测定相应于所述介电层的变形而变化的所述检测部(第1检测部及第2检测部)的静电电容的功能。
此时，将所述传感片的检测部的构造(第1检测部及第2检测部的构造)设为两个电容器并联配置的构造，将表侧电极层(表侧连接部)及背侧电极层(背侧连接部)连接于计测器的同一端子，将中央电极层(中央连接部)连接于与连接计测器的表侧电极层及背侧电极层的端子不同的端子而进行静电电容的测定。
此外，传感片如图5所示的传感片2′般具备多个检测部的情况下，使位于成为测定对象的检测部的中央电极层(中央连接部)以外的中央电极层为接地的状态，进行成为所述测定对象的检测部的静电电容的测定。
因此，所述静电电容型传感片中，检测部的静电电容作为所述第1检测部的静电电容C1与所述第2检测部的静电电容C2相加所得的合计静电电容Ct(Ct＝C1+C2)而计测。所述静电电容型传感片中，基于所述合计静电电容Ct来计测所述传感片的变形状态。
即，所述静电电容型传感器中，设为表侧电极层与背侧电极层电性连接的状态(短路的状态)，优选为在所述状态下，测定所述第1检测部及所述第2检测部的各自的静电电容。由此，可更正确地测定静电电容的变化。
此处，作为将所述表侧电极层与背侧电极层电性连接的方法，未作特别限定，例如，可采用以下的方法。即，可采用：(1)将两者(表侧电极层及背侧电极层)在传感片内电性连接(例如形成将表侧配线与背侧配线连接的配线)的方法，(2)将两者在传感片与计测器之间连接(例如将连接于表侧配线的外部配线与连接于背侧配线的外部配线连接后，连接于计测器)的方法，(3)将两者在计测器内(例如静电电容测定电路内)连接的方法等。
测定所述静电电容Ct的方法未作特别限定，优选为使用了交流阻抗的方法。使用了交流阻抗的测定方法在使用了高频率信号的测定中也通过反复使用精度优异、高频率信号，而阻抗不会过大，因而可进一步提高计测精度。而且，可缩短静电电容计测所需的时间，因而可增加作为传感器的每单位时间的计测次数。
所述计测器具备静电电容的测定中所必需的静电电容测定电路、运算电路、放大电路、电源电路等。
测定所述静电电容Ct的方法(电路)的具体例，不限定于将图1所示的舒密特触发器振荡电路与F/V转换电路组合使用的方法。例如，也可采用将利用了自动平衡桥接电路的CV转换电路(电感电容电阻计((inductance capacitance resistance，LCR)meter)等)，利用了反相放大电路的CV转换电路，利用了半波倍电压整流电路的CV转换电路，利用了舒密特触发器振荡电路的CF振荡电路等。
此处，为了更正确地测定检测部的静电电容，优选为(1)在计测器具备如舒密特触发器振荡电路般的CF转换电路的情况下，所述中央电极层连接于CF转换电路侧，且所述表侧电极层与所述背侧电极层电性连接的状态下接地。而且，(2)在计测器具备半波倍电压整流电路或反相放大电路、自动平衡桥接电路的情况下，优选为所述中央电极层连接于半波倍电压整流电路、反相放大电路或自动平衡桥接电路侧，且在所述表侧电极层与所述背侧电极层电性连接的状态下连接于所述计测器的交流信号生成侧。
进而，在传感片如图5所示的传感片2′般具备多个检测部的情况下，优选为以成为下述连接状态(1)或(2)的方式一面切换电路一面测定成为测定对象的检测部的静电电容。即，
(1)在计测器具备如舒密特触发器振荡电路般的CF转换电路的情况下：
位于成为测定对象的检测部的中央电极层连接于CF转换电路侧，其他中央电极层接地，进而，表背方向上彼此相向的表侧电极层与背侧电极层分别电性连接，且位于成为测定对象的检测部的一对表侧电极层及背侧电极层在电性连接的状态下接地。
(2)在计测器具备半波倍电压整流电路或反相放大电路、自动平衡桥接电路的情况下：
位于成为测定对象的检测部的中央电极层连接于半波倍电压整流电路、反相放大电路或自动平衡桥接电路侧，其他中央电极层接地，进而，将表背方向上彼此相向的表侧电极层与背侧电极层分别电性连接，且位于成为测定对象的检测部的一对表侧电极层及背侧电极层在电性连接的状态下连接于所述计测器的交流信号生成侧。
另外，本发明的实施形态中，所谓接地，不仅指与大地接触，为也包含固定为规定的电位(例如0V)的情况的概念。
在将各电极层接地的情况下，例如只要连接于计测器的GND端子等即可。
<显示器>
所述静电电容型传感器也可如图1所示的例般具备显示器。由此，所述静电电容型传感器的使用者可即时地确认基于静电电容Ct的变化的信息。所述显示器因此具备所必需的监视器、运算电路、放大电路、电源电路等。
而且，所述显示器如图1所示的例般为了记忆静电电容Ct的测定结果，也可具备随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、唯读存储器(Read-Only Memory，ROM)、硬盘驱动机(Hard-Disk Drive，HDD)等记忆部。另外，所述记忆部也可由所述计测器具备。
作为所述显示器，也可利用个人计算机、智能电话、输入板等终端设备。
而且，图1所示的静电电容型传感器1中，测定器3与显示器4的连接利用有线来进行，而所述静电电容型传感器中，这些连接未必需要利用有线来进行，也可利用无线来连接。也存在如下情况：根据静电电容型传感器的使用形态，测定器与显示器物理性分离者更易于使用。
本发明的实施形态的静电电容型传感器在所述传感片的介电层(表侧介电层及背侧介电层)变形时，在变形前后测定静电电容(第1检测部及第2检测部的合计静电电容Ct)，根据其测定结果算出变形前后的合计静电电容Ct的变化量ΔCt，由此可计测变形时的传感片的变形量。因此，所述静电电容传感器例如可作为用以求出测定对象物的变形量的传感器而使用。
而且，在所述传感片具备多个检测部的情况下，也可作为用以求出测定对象物的变形应变分布的传感器而使用。
所述静电电容型传感器，例如将膨胀剂(expander)或康复管(rehabilitationtube)、橡胶球(rubber ball)、橡胶气囊(rubber balloon)、气囊(air bag)等伸缩物或软垫或鞋垫等柔软物等作为测定对象物，对所述测定对象物贴附所述传感片，可作为用以计测测定对象物的变形的传感器而使用。
而且，所述静电电容型传感器，例如可将人等动物作为测定对象物，作为对其动作进行计测的传感器等而使用。具体而言，例如，对关节、桡骨动脉或颈动脉等血管接触的部位，手掌或手背、脚心或脚背、胸部或腹部、脸颊或嘴的周围等身体表面的任意部位贴附传感片而使用，由此可作为用以计测身体表面的变形(动作)的传感器而使用。
而且，所述静电电容型传感器，例如在穿上衣服后，对所述衣服的表面贴附传感片而使用，由此也可用作用以计测衣服相应于身体的运动的变形(伸缩)的方式或衣服相对于身体的追随性的传感器而使用。
而且，所述静电电容型传感器中，例如，用户也可主动地使所述传感片变形。所述情况下，所述静电电容型传感器，基于静电电容的变化制作反映了用户的意志的信息，也可用于用以发送所述信息的用户界面装置。
而且，所述静电电容型传感器中，所述传感片可作为电动假手假脚的肌电传感器的界面的代替品而使用。
而且，所述静电电容型传感器中，所述传感片也可用作重度精神和身体残疾者的输入界面的输入终端。
而且，所述静电电容型传感器中，在传感片具备多个检测部的情况下，所述静电电容型传感器可作为用以检测在测定对象物与传感片接触的状态下移动时的位置信息的传感器而使用。进而，例如也可作为触摸屏用的输入界面而使用。
另外，所述静电电容型传感器也可用于测定现有的传感器即光学式的动作撷取(motion capture)中无法测定的光的遮蔽部位。
如此，本发明的实施形态的静电电容型传感器可在各种利用领域及使用环境下使用。而且如所述般，所述静电电容型传感器针对每种利用领域、使用环境，而暴露于电磁噪声或电源噪声，传感片的单面或两面与导体(例如身体或汗等)接触等各种测定噪声。
与此相对，所述静电电容型传感器即便在静电电容的测定时静电电容型传感器的周围的噪声状况发生变化，也可将静电电容的测定值的变动抑制得小。
[实施例]
以下，通过实施例对本发明的实施形态进一步进行具体说明，但本发明的实施形态不受以下的实施例限定。
<传感片A的制作>
(1)介电层(表侧介电层及背侧介电层)的制作
相对于100质量份的多元醇(潘德斯(PANDEX)GCB-41，DIC公司制造)，添加40重量份的塑化剂(磺酸二辛酯)、及17.62重量份的异氰酸酯(潘德斯(PANDEX)GCA-11，DIC公司制造)，利用搅拌器进行90秒搅拌混合，制备介电层用的原料组合物。接下来，将原料组合物注入至图3所示的成形装置30中，一面利用保护膜31呈夹层状进行搬送，一面在炉内温度70℃、炉内时间30分钟的条件下使其交联硬化，而获得附着有保护膜的规定厚度的卷状片材。然后，在调节为70℃的炉中交联12小时后，制作包含聚醚系聚氨基甲酸酯橡胶的片材。将所获得的聚氨基甲酸酯片材裁断，而制作两片14mm×74mm×厚50μm的片材。进而，对一片被裁断的片材，将角部的一个部位以5mm×7mm×厚50μm的尺寸切下而制作表侧介电层。而且，对所裁断的另一片材，将角部的一个部位以9mm×7mm×厚50μm的尺寸切下而制作背侧介电层。
而且，在对所制作的介电层测定断裂时拉伸率(％)及相对介电常数后，断裂时拉伸率(％)为505％，相对介电常数为5.7。
此处，所述断裂时拉伸率依据JIS K 6251而测定。
而且，关于所述相对介电常数，利用20mmφ的电极隔着介电层，使用LCR海泰特(LCR HiTESTER)(日置电机公司制造，3522-50)以计测频率1kHz测定静电电容，根据电极面积与测定数据的厚度算出相对介电常数。
(2)电极层材料的制备
将30mg的作为利用基板成长法制造的多层碳纳米管的大阳日酸公司制造的高取向碳纳米管(层数4层～12层，纤维径5nm～20nm，纤维长度150μm～300μm，碳纯度99.5％)添加至30g的2-丙醇，使用喷射磨机(纳米喷射(Nano Jet)Pul JN10-SP003，常光公司制造)实施湿式分散处理，稀释为10倍后获得浓度0.01重量％的碳纳米管分散液。
(3)保护层(表侧保护层及背侧保护层)的制作
使用与所述(1)介电层的制作相同的方法，制作聚醚系聚氨基甲酸酯橡胶制且14mm×74mm×厚50μm的背侧保护层与14mm×67mm×厚50μm的表侧保护层。
(4)传感片A的制作
经由下述的制作步骤制作传感片(参照图4及图6)。
(a)对所述(3)的步骤中制作的背侧保护层15B的单面(表面)，贴附经脱模处理的PET膜上形成有规定形状的开口部而成的掩模(未图示)。
所述掩模上形成有与背侧电极层及背侧配线相当的开口部，开口部的尺寸中，相当于背侧电极层的部分为宽10mm×长50mm，相当于背侧配线的部分为宽2mm×长10mm。
接下来，使用喷刷(air brush)以10cm的距离涂布7.2g的所述(2)步骤中制备的碳纳米管分散液，继而，以100℃干燥10分钟，形成背侧电极层12C及背侧配线13C。然后，将掩模剥离(参照图4(a))。
(b)接下来，以包覆背侧电极层12C的整体及背侧配线13C的一部分的方式，通过将所述(1)的步骤中制作的背侧介电层11B贴附于背侧保护层15B上而层叠。
进而，在背侧介电层11B的表侧，使用与所述步骤(a)的背侧电极层12C及背侧配线13C的形成相同的方法，在规定的位置(俯视背侧电极层12C及中央电极层12A时，两者重叠的位置)形成中央电极层12A及中央配线13A(参照图4(b))。
(c)接下来，以包覆中央电极层12A的整体及中央配线13A的一部分的方式，通过将所述(1)的步骤中制作的表侧介电层11A贴附于背侧介电层11B上而层叠。
进而，在表侧介电层11A的表侧，使用与所述步骤(a)的背侧电极层12C及背侧配线13C的形成相同的方法，在规定的位置(俯视中央电极层12A及表侧电极层12B时，两者重叠的位置)形成表侧电极层12B及表侧配线13B(参照图4(c))。
(d)接下来，在形成表侧电极层12B及表侧配线13B的表侧介电层11A的表侧，以包覆表侧电极层12B的整体及表侧配线13B的一部分的方式，层叠所述(3)的步骤中制作的表侧保护层15A(参照图4(d))。
(e)然后，对中央配线13A、表侧配线13B及背侧配线13C的各自的端部安装铜箔，而形成中央连接部14A、表侧连接部14B及背侧连接部14C。
接下来，利用焊料在中央连接部14A、表侧连接部14B及背侧连接部14C分别固定成为外部配线的引线19(19a～19c)。
进而，在位于中央连接部14A、表侧连接部14B及背侧连接部14C的背侧保护层15B上的部分，经由丙烯酸系粘着带(3M公司制造，Y-4905(厚度0.5mm))16贴附厚度100μm的PET膜17而加以增强，从而完成传感片A(参照图6)。
传感片A具备中央电极层，以夹着所述中央电极层的方式形成的表侧介电层及背侧介电层，以及，形成于表侧介电层及背侧介电层的各自的相反侧的表侧电极层及背侧电极层。
<传感片B的制作>
(1)介电层的制作
与传感片A的制作的情况同样地，在制作了14mm×74mm×厚50μm的聚醚系聚氨基甲酸酯橡胶制的片材后，将角部的一个部位以7mm×7mm×厚50μm的尺寸切下而制作介电层。
(2)电极层材料的制备
与传感片A的制作的情况同样地，制备碳纳米管分散液。
(3)保护层(表侧保护层及背侧保护层)的制作
与传感片A的制作的情况同样地，制作聚醚系聚氨基甲酸酯橡胶制且14mm×74mm×厚50μm的背侧保护层与14mm×67mm×厚50μm的表侧保护层。
(4)传感片B(参照图7)的制作
(a)对所述(3)的步骤中制作的背侧保护层25B的单面(表面)，贴附在经脱模处理的PET膜上形成有规定形状的开口部而成的掩模后，使用喷刷涂布所述(2)的步骤中制备的碳纳米管分散液而使其干燥，然后通过剥离掩模，而形成背侧电极层22B及背侧配线23B。
作为本步骤的具体的方法，采用与传感片A的制作中的(4)的步骤(a)相同的方法。然而，掩模的开口部的尺寸中，相当于背侧电极层的部分为宽10mm×长50mm，相当于背侧配线的部分为宽2mm×长10mm。
(b)接下来，以包覆背侧电极层22B的整体及背侧配线23B的一部分的方式，通过将所述(1)的步骤中制作的介电层21贴合于背侧保护层25B上而层叠。
进而，在介电层21的表侧，使用与所述步骤(a)的背侧电极层22B及背侧配线23B的形成相同的方法，在规定的位置(背侧电极层22B与表侧电极层22A俯视时重叠的位置)形成表侧电极层22A及表侧配线23A。
(c)接下来，在形成了表侧电极层22A及表侧配线23A的介电层21的表侧，以包覆表侧电极层22A的整体及表侧配线23A的一部分的方式，层叠所述(3)的步骤中制作的表侧保护层25A。
(d)然后，在表侧配线23A及背侧配线23B的各自的端部安装铜箔，形成表侧连接部24A及背侧连接部24B。然后，利用焊料在表侧连接部24A及背侧连接部24B固定成为外部配线的引线29(参照图7)。
最后，与传感片A的制作的情况同样地，对位于表侧连接部24A及背侧连接部24B的背侧保护层25B上的部分，经由丙烯酸系粘着带(3M公司制造，Y-4905(厚度0.5mm))而贴附厚度100μm的PET膜并加以增强，从而完成传感片B。
传感片B具备一层介电层及形成于其两面的电极层。
<传感片A及传感片B的初期性能的确认>
分别将利用所述方法制作的传感片A及传感片B如下述般经由引线而与LCR计(日置电机公司制造，LCR海泰特(LCR HiTESTER)3522-50)连接，在无伸长状态下计测静电电容。将结果表示于表1。
(连接状态)
A：将传感片A与LCR计连接。此时，中央电极层及背侧电极层分别连接于LCR计的不同的端子，表侧电极层不连接于LCR计。即，将图6中的引线19a、引线19b分别连接于LCR计，引线19c不连接于LCR计。
B：将传感片A与LCR计连接。此时，将表侧电极层及背侧电极层电性连接(表侧电极层与背侧电极层短路的状态)，将其连接于LCR计，中央电极层连接于与连接LCR计的表侧电极层及背侧电极层的端子不同的端子。即，图6中的引线19b及引线19c汇总为一根引线而将其连接于LCR计，并且将引线19a连接于LCR计的其他端子。
C：将传感片B与LCR计连接。此时，表侧电极层及背侧电极层分别连接于LCR计的不同的端子。
[表1]
如表1所示，传感片A中，将表侧电极层及背侧电极层利用引线电性连接(表侧电极层及背侧电极层短路的状态)，将所述引线连接于LCR计的一端子，将中央电极层经由引线连接于其他端子，由此可测定传感片A的第1检测部的静电电容C1与第2检测部的静电电容C2的合计静电电容Ct。
而且，可知所述合计静电电容Ct为第2检测部的静电电容C2的约2倍。另外，关于合计静电电容Ct无法正确地成为静电电容C2的2倍的理由，推测为由各电极层的尺寸误差所引起。
<静电电容型传感器与噪声的关系：实施例1～实施例3，比较例1～比较例3>
此处，将成为(i)传感片的两面未设置噪声源的状态、(ii)仅在传感片的单侧设置噪声源的状态、及(iii)在传感片的两侧设置了噪声源的状态中的任一状态的传感片，与计测器加以连接，而测定各传感片的检测部的静电电容。
此时，使用DC电源(恒定电压电源)作为计测器的电源，为了避免某些噪声从地线向DC电源及作为噪声源的功能发生器侵入的影响，而使用从相同的AC插座供给的AC。
此处，在所述(i)及(ii)的情况下，首先，在聚丙烯制的工作台上载置铜箔，进而，在所述铜箔上将传感片作为背侧，以铜箔与传感片之间不会进入气泡的方式载置。然后，将功能发生器(泰克(Tektronix)公司制造，AFG3021)连接于铜箔。
而且，在所述(ii)的情况下，将规定的噪声信号(60Hz，-2.5V～2.5V，或10kHz，-1.0V～1.0V)施加至铜箔。
另一方面，在所述(i)的情况下，将功能发生器断开(OFF)。
而且，在所述(iii)的情况下，与所述(ii)的情况同样地，将传感片以两者间不会进入气泡的方式载置于铜箔上后，在传感片的上表面载置厚度1mm的黄铜板。然后，将功能发生器(AFG3021)连接于铜箔及黄铜板，将规定的噪声信号(60Hz，-2.5V～2.5，或10kHz，-1.0V～1.0V)分别施加至铜箔及黄铜板。
(实施例1)
使用图8所示的反相放大电路300作为计测器，将其与传感片A(图8中为310)连接而测定合计静电电容Ct。反相放大电路300中，交流施加装置311的振荡频率为5kHz，反馈电容器313的静电电容为1000pF，反馈电阻314的电阻值为4.7MΩ。而且，图8中，315为带阻滤波器(Band-Elimination Filter，BEF)。
此时，将如下的配线条件设为正连接，即，中央电极层连接于运算放大器312，表侧电极层及背侧电极层在短路的状态下连接于交流施加装置311。相反，将如下的配线条件设为逆连接，即，中央电极层连接于交流施加装置311，表侧电极层及背侧电极层在短路的状态下连接于运算放大器312。在各自的配线条件下，进行所述(i)～(iii)的噪声状态下的测定。将结果表示于表2。
另外，各实施例中的电极层的连接方法的说明中，所谓电极层彼此短路的状态，是指电极层处于彼此电性连接的状态。
(比较例1)
使用与实施例1相同的反相放大电路300作为计测器，将其与传感片B连接，而测定检测部的静电电容。
此时，将如下的配线条件设为正连接，即，表侧电极层连接于运算放大器312，背侧电极层连接于交流施加装置311。相反，将如下的配线条件设为逆连接，即，表侧电极层连接于交流施加装置311，背侧电极层连接于运算放大器312。在各自的配线条件下，进行所述(i)或(ii)的噪声状态下的测定。将结果表示于表2。
(实施例2)
使用图9所示的舒密特触发器振荡电路400作为计测器，将其与传感片A(图9中410)连接而通过来自舒密特触发器412的输出频率测定合计静电电容Ct。舒密特触发器振荡电路400中，可变电阻413在通常测定的正连接中以振荡频率为5kHz的方式调节电阻值。
此时，将如下的配线条件设为正连接，即，中央电极层连接于舒密特触发器412侧，表侧电极层及背侧电极层在短路的状态下接地。相反地，将如下的配线条件设为逆连接，即，中央电极层接地，表侧电极层及背侧电极层在短路的状态下连接于舒密特触发器412侧。在各自的配线条件下，进行所述(i)～(iii)的噪声状态下的测定。将结果表示于表2。
(比较例2)
使用与实施例2相同的舒密特触发器振荡电路400作为计测器，将其与传感片B连接，测定检测部的静电电容。
此时，将如下的配线条件设为正连接，即，表侧电极层连接于舒密特触发器412侧，背侧电极层接地。相反地，将如下的配线条件设为逆连接，即，表侧电极层接地，背侧电极层连接于舒密特触发器412侧。在各自的配线条件下，进行所述(i)或(ii)的噪声状态下的测定。将结果表示于表2。
(实施例3)
使用如图10所示的半波倍电压整流电路500作为计测器，测定其与传感片A(图10中510)连接而输出的电压。半波倍电压整流电路500中，交流施加装置511的振荡频率为5kHz，电容器512的静电电容为0.1μF，电阻513的电阻值为33kΩ或470kΩ。而且，使用萧特基二极管(Schottky diode)作为二极管514、二极管515。
此时，将如下的配线条件设为正连接，即，中央电极层连接于输出侧(OUTPUT侧)，表侧电极层及背侧电极层在短路的状态下连接于交流施加装置511。相反地，将如下的配线条件设为逆连接，即，中央电极层连接于交流施加装置511，表侧电极层及背侧电极层在短路的状态下连接于OUTPUT侧。在各自的配线条件下，进行所述(i)～(iii)的噪声状态下的测定。将结果表示于表2。
(比较例3)
使用与实施例3相同的半波倍电压整流电路500作为计测器，测定将其与传感片B连接而输出的电压。
此时，将如下的配线条件设为正连接，即，表侧电极层连接于OUTPUT侧，背侧电极层连接于交流施加装置511。相反地，将如下的配线条件设为逆连接，即，表侧电极层连接于交流施加装置511，背侧电极层连接于OUTPUT侧。在各自的配线条件下，进行所述(i)或(ii)的噪声状态下的测定。将结果表示于表2。
[表2]
根据表2所示的结果，可知具备传感片A的静电电容型传感器中，若为正连接，则噪声源仅位于单侧，或，无论位于两侧中哪一侧，计测值均不受影响。
另一方面，可知具备传感片B的静电电容型传感器中，计测值不受来自成为正连接的单侧的噪声影响，但测定值会大幅受到来自相反侧的单侧的噪声影响。当然，传感片B中，在噪声源位于两侧的情况下，测定值也同样地受到大的影响。
(实施例4/比较例4)
对各个传感片A(实施例4)及传感片B(比较例4)，以俯视时传感片的检测部整体被覆盖的方式，在传感片的两面设置铜箔，并且将两面的铜箔设为电性连接的状态，在所述状态下，与所述初期性能的确认同样地，使用LCR计来测定静电电容。
此时，LCR计的测定频率设为5kHz，传感片A与LCR计的连接在所述连接状态B下进行，传感片B与LCR计的连接在所述连接状态C下进行。
另外，噪声不会施加至铜箔。
结果，传感片A的静电电容为502.7pF，比起不设置铜箔而测定的初期性能的静电电容(501.7pF(参照表1))，变化了1.0pF。
另一方面，传感片B的静电电容为370.9pF，比起不设置铜箔而测定的初期性能的静电电容(252.7pF(参照表1))，变化了118.2pF。
这样，可知传感片B在由从其两侧电性连接的导体夹持的情况下，静电电容大幅变化，与此相对，传感片A即便在由从其两侧电性连接的导体夹持的情况下静电电容也几乎不会发生变化。
关于所述理由，认为传感片B中，表侧电极层及与所述表侧电极层接近的铜箔之间的静电电容，和背侧电极层及与所述背侧电极层接近的铜箔之间的静电电容此两个静电电容串联连接而成的合成静电电容，与传感片的本来的检测部的静电电容并联连接，并将静电电容相加而测定。根据所述传感片B的构成，因进行通过相加而静电电容的测定值增加至1.50倍的计算，且以测定值计为1.47倍，从而可知所述研究正确。
另一方面，传感片A中，表侧电极层与背侧电极层在短路的状态下，连接于计测器(LCR计)，两电极层为同电位，因而如传感片B般，不存在供表侧电极层或背侧电极层与铜箔之间的静电电容插入的路径，并未将由检测部测定的静电电容的测定值相加。
根据以上，可知具备传感片A的静电电容型传感器不易受到计测环境的影响。
(实施例5)
露出在传感片A的外部的导电性部位(各配线部或各连接部、引线的端部等)整体由绝缘性的电性零件用粘着剂(施敏打硬(Cemedine)股份有限公司，SX720B)而包覆，在导电性的构件不露出在外部后，将传感片A与LCR计连接。传感片A与LCR计的连接，与所述初期性能的确认中的连接状态B同样地进行(频率为5kHz)。
首先，对传感片A的空气中的合计静电电容Ct进行测定。其结果，合计静电电容Ct为497.5pF。
接下来，将传感片A整体浸渍于离子交换水中，经过1分钟后，测定合计静电电容Ct。其结果，合计静电电容Ct为525.7pF，增加了28.2pF。
(比较例5)
露出在传感片B的外部的导电性部位(各配线部或各连接部、引线的端部等)整体由绝缘性的粘着剂包覆，在导电性的构件不露出在外部后，将传感片B与LCR计连接。传感片B与LCR计的连接与所述初期性能的确认中的连接状态C同样地进行(频率为5kHz)。
首先，对传感片B的空气中的静电电容进行测定。其结果，静电电容为248.2pF。
接下来，将传感片B整体浸渍于离子交换水中，经过1分钟后，测定静电电容。其结果，静电电容为405.6pF，增加了157.4pF。
根据实施例5及比较例5的结果，可知在具备传感片A的静电电容型传感器中，比起具备传感片B的静电电容型传感器，即便在表面湿润的状态下使用，检测部的静电电容的变化也小。
因此，关于所述静电电容型传感器，认为可优选地用于如下使用环境中，即，传感片在因汗等而润湿的环境下的使用，例如运动时贴附在生物体而使用等。
符号的说明
1：静电电容型传感器
2、2′：传感片
3：计测器
3a、400：舒密特触发器振荡电路
3b：F/V转换电路
4：显示器
4a：监视器
4b：运算电路
4c：记忆部
11A、120：表侧介电层(第1介电层)
11B、130：背侧介电层(第2介电层)
12A、101A～116A：中央电极层
12B、101B～116B：表侧电极层(第1外侧电极层)
12C、101C～116C：背侧电极层(第2外侧电极层)
13A：中央配线
13B：表侧配线
13C：背侧配线
14A：中央连接部
14B：表侧连接部
14C：背侧连接部
15A、140：表侧保护层(第1保护层)
15B、150：背侧保护层(第2保护层)
101A1～116A1、101B1～116B1：连接部
300：反相放大电路
500：半波倍电压整流电路

Claims (6)

1.一种静电电容型传感器，其特征在于包括：
中央电极层；
第1介电层，层叠于所述中央电极层的上表面；
第2介电层，层叠于所述中央电极层的下表面；
第1外侧电极层，形成于所述第1介电层的与所述中央电极层侧为相反侧的面；
第2外侧电极层，形成于所述第2介电层的与所述中央电极层侧为相反侧的面，
所述第1介电层及所述第2介电层为弹性体制，
将所述中央电极层及所述第1外侧电极层的相向的部分作为第1检测部，将所述中央电极层及所述第2外侧电极层的相向的部分作为第2检测部，且所述静电电容型传感器包括：
传感片，能够可逆地变形，且所述第1检测部及所述第2检测部的静电电容相应于变形而变化；以及
计测器，连接于所述中央电极层、所述第1外侧电极层及所述第2外侧电极层，对所述第1检测部及所述第2检测部的静电电容进行测定，
基于将所述第1检测部的静电电容与所述第2检测部的静电电容相加所得的合计静电电容，来计测所述传感片的变形状态。
2.根据权利要求1所述的静电电容型传感器，其中所述中央电极层、所述第1外侧电极层及所述第2外侧电极层均包含含有碳纳米管的导电性组合物。
3.根据权利要求1或2所述的静电电容型传感器，其中所述传感片进而包括第1保护层及第2保护层中的至少一个，所述第1保护层层叠于所述第1外侧电极层的与所述第1介电层侧为相反的一侧，所述第2保护层层叠于所述第2外侧电极层的与所述第2介电层侧为相反的一侧。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的静电电容型传感器，其中所述计测器包括使用交流阻抗计测静电电容的电路。
5.根据权利要求4所述的静电电容型传感器，其中
所述计测器包括CV转换电路，
所述中央电极层连接于所述CV转换电路侧，且在所述第1外侧电极层与所述第2外侧电极层电性连接的状态下连接于所述计测器的交流信号生成侧。
6.根据权利要求4所述的静电电容型传感器，其中
所述计测器包括CF转换电路，
所述中央电极层连接于所述CF转换电路侧，且在所述第1外侧电极层与所述第2外侧电极层电性连接的状态下接地。
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