CN110031145B - 传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种传感装置，其可贴附于生物体而使用，容易且可靠地进行生物体表面的变形的追踪。本发明的传感装置包括：传感元件，包括包含弹性体组合物的片状的第1介电层、以及第1电极层及第2电极层，所述第1电极层及第2电极层包含含有碳纳米管的导电性组合物，且以隔着所述第1介电层而至少一部分相向的方式分别形成于所述第1介电层的表面及背面，将所述第1电极层及第2电极层的相向的部分作为检测部，且以所述第1介电层的表背面的面积发生变化的方式可逆地变形；以及测量器，对所述检测部的静电电容的变化进行测量；将传感装置贴附于生物体而使用，以用于生物体表面的变形的追踪。

Description

传感装置

本申请是于2015年03月31日提申、申请号为201580018298.1、发明创造名称为“传感装置”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种传感装置。

背景技术

在康复(rehabilitation)(以下也简称作康复)领域中，日常进行不完全性瘫痪或偏瘫等运动瘫痪的患者的运动量、关节等的可动量或可动范围的测量、训练时及安静时的患者的每分钟心跳数或呼吸数的测量等。

而且，在医疗领域中，日常还进行患者或需要看护的高龄者的每分钟心跳数或呼吸数的监测。

作为测量患者的运动量、关节等的可动量或可动范围的方法，至今采用使用规尺的方法、使用测角仪(goniometer)的方法、使用肌电传感器(myoelectric sensor)的方法。

然而，这些方法中，即便能够测量肘关节或膝关节的弯曲情况，也存在许多例如肩胛骨的活动或臀部的活动、表情的活动等测量困难的部位。

而且，作为测量更大的身体的活动的方法，还提出利用动作捕捉(motioncapture)的测量方法(例如参照专利文献1)。然而，利用动作捕捉的方法中，测量系统整体需要大规模的系统，因而存在如下课题：测量系统的携带困难，且测定前的准备烦杂，进而位于拍摄单元(照相机)的背后的部分的运动无法测量。

而且，作为经时地监测患者等的每分钟心跳数或呼吸数的方法，例如，专利文献2中提出了使用静电电容型压力传感器的方法，所述静电电容型压力传感器是在所有方向上可弹性变形的片状介电体的两面配备具有伸缩性的一对导电布而构成。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]国际公开第2005/096939号

[专利文献2]日本专利特开2005-315831号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，专利文献2中记载的方法，因在睡眠状态的人体的下方铺设静电电容型压力传感器以对每分钟心跳数或呼吸数进行监测，故难以在康复训练(rehabilitationtraining)中等身体活动的状态下进行测量。

而且，静电电容型压力传感器是对由介电层的厚度方向上的变形所致的静电电容测量变化的传感器，因而原本难以测量介电层的面方向上的变形，且无法测量身体的运动状态。

解决课题的技术手段

本发明基于所述状况，以完全不同的技术思想而创作了能够追踪生物体表面的变形的静电电容型的传感装置。

本发明的传感装置的发明内容包括：

传感元件，包括包含弹性体组合物的片状的第1介电层、以及第1电极层及第2电极层，所述第1电极层及第2电极层包含含有碳纳米管的导电性组合物，且以隔着所述第1介电层而至少一部分相向的方式分别形成于所述第1介电层的表面及背面，将所述第1电极层及第2电极层的相向的部分作为检测部，且以所述第1介电层的表面及背面的面积发生变化的方式可逆地变形；以及

测量器，对所述检测部的静电电容的变化进行测量；

将所述传感装置贴附于生物体而使用，以用于生物体表面的变形的追踪。

本发明的传感装置优选为，所述传感元件直接贴附于所述生物体表面，基于所述生物体表面的变形来测量生命活动信息和/或生物体的运动信息。

而且，所述传感装置还优选为，所述传感元件经由被覆材贴附于所述生物体表面，基于所述生物体表面的变形来测量生命活动信息、生物体的运动信息及所述被覆材的变形信息中的至少一个。

本发明的传感装置中优选为，所述传感元件进而包括第2介电层及第3电极层，所述第2介电层以覆盖形成于所述第1介电层的表面的所述第1电极层的方式层叠于所述第1介电层的表侧，所述第3电极层以隔着所述第2介电层而至少一部分与所述第1电极层相向的方式形成于所述第2介电层的表面。

本发明的传感装置优选为，进而包括对经测量的静电电容的变化加以存储的存储部。

本发明的传感装置中优选为，所述测量器为使用施密特触发器(schmitttrigger)振荡电路来测量静电电容的变化的测量器，所述传感元件以背面侧与生物体接近的方式贴附，形成于所述第1介电层的背面的第2电极层连接于所述测量器的接地(Ground，GND)侧。

而且，所述传感装置中还优选为，所述测量器为使用反相放大电路(inversionamplification circuit)、半波倍电压整流电路或者自动平衡桥接电路来测量静电电容的变化的测量器，所述传感元件以背面侧与生物体接近的方式贴附，形成于所述第1介电层的背面的第2电极层连接于所述测量器的生成交流信号的一侧。

发明的效果

本发明的传感装置中，包括包含弹性体组合物的介电层、及包含导电性组合物的导电层，所述导电性组合物含有碳纳米管，将以介电层的表背面的面积发生变化的方式可逆地变形的传感元件贴附于生物体而追踪生物体表面的变形。因此，即便在生物体表面大幅变形的情况下，也可容易且可靠地测量与生物体表面的变形相对应的各种信息。而且，本发明的传感装置在构成上容易小型化，且因小型化也能够容易携带。

附图说明

图1是表示本发明的传感装置的一实施例的概略图；

图2(a)是示意性表示构成本发明的传感装置的传感元件的一例的立体图；

图2(b)是图2(a)的A-A线剖面图；

图3(a)是示意性表示构成本发明的传感装置的传感元件的另一例的立体图；

图3(b)是图3(a)的B-B线剖面图；

图4是用以对本发明的传感装置所具备的介电层的制作中所使用的成型装置的一例进行说明的示意图；

图5(a)～图5(d)是用以对实施例的传感元件的制作步骤进行说明的立体图；

图6(a)是表示实施例1的传感元件的贴附部位的示意图；

图6(b)是表示实施例1中测量到的静电电容的变化的曲线图；

图7(a)是表示实施例2的传感元件的贴附部位的示意图；

图7(b)是表示实施例2中测量到的静电电容的变化的曲线图；

图8(a)是表示实施例3的传感元件的贴附部位的示意图；

图8(b)是表示实施例3中测量到的静电电容的变化的曲线图；

图9(a)是表示实施例4的传感元件的贴附部位的示意图；

图9(b)是表示实施例4中测量到的静电电容的变化的曲线图；

图10是表示实施例6中用于静电电容的测定的反相放大电路的概略图；

图11是表示实施例7中用于静电电容的测定的施密特触发器振荡电路的概略图；

图12是表示实施例8中用于静电电容的测定的半波倍电压整流电路的概略图。

附图符号说明

1：传感装置；

2、2'、222、310、410、510：传感元件；

3：测量器；

3a、400：施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：存储部；

11、21：介电层(第1介电层)；

12A、22A：表侧电极层(第1电极层)；

12B、22B：背侧电极层(第2电极层)；

13A、23A：表侧配线；

13B、23B：背侧配线；

14A、24A：表侧连接部；

14B、24B：背侧连接部；

15A、25A、45A：表侧保护层；

15B、25B、45B：背侧保护层；

18、28：粘着层；

26：丙烯酸系粘着带；

27：PET膜；

29：引线；

30：成形装置；

31：保护膜；

32：辊；

33：原料组合物；

34：加热装置；

35：片状介电层；

41A：第1介电层；

41B：第2介电层；

42A：第1电极层；

42B：第2电极层；

42C：第3电极层；

43A：第1配线；

43B：第2配线；

43C：第3配线；

44A：第1连接部；

44B：第2连接部；

44C：第3连接部；

300：反相放大电路；

311：交流施加装置；

312：运算放大器；

313：反馈电容器；

314：反馈电阻；

315：带阻滤波器；

412：施密特触发器；

413：可变电阻；

500：半波倍电压整流电路；

511：交流施加装置；

512：电容器；

513：电阻；

514：二极管

515：二极管。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对本发明的实施例进行说明。

本发明的传感装置包括传感元件及测量器，且贴附于生物体而使用，以用于生物体表面的变形的追踪。

所述传感元件包括：包含弹性体组合物的片状的第1介电层；以及第1电极层及第2电极层，包含含有碳纳米管的导电性组合物，以隔着所述第1介电层而至少一部分相向的方式分别形成于所述第1介电层的表面及背面，将所述第1电极层及第2电极层的相向的部分作为检测部，以所述第1介电层的表背面的面积变化的方式可逆地变形。

所述测量器对所述检测部的静电电容的变化进行测量。

图1是表示本发明的传感装置的一例的概略图。

图2(a)是示意性地表示构成本发明的传感装置的传感元件的一例的立体图，图2(b)是图2(a)的A-A线剖面图。

本发明的传感装置1如图1所示，包括：对静电电容进行检测的传感元件2，与传感元件2电性连接的测量器3，以及用以显示测量器3中的测量结果的显示器4。

测量器3包括：用以将静电电容C转换为频率信号F的施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，以及电源电路(未图示)。测量器3在将经传感元件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。

显示器4包括监视器4a、运算电路4b、及存储部4c。显示器4将经测量器3测定的所述静电电容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加以存储。

传感元件2如图2(a)及图2(b)所示，包括：包含弹性体组合物的片状介电层11，形成于介电层11的表面(正面)的表侧电极层12A，形成于介电层11的背面的背侧电极层12B，连结于表侧电极层12A的表侧配线13A，连结于背侧电极层12B的背侧配线13B，安装于表侧配线13A的与表侧电极层12A为相反侧的端部的表侧连接部14A，安装于背侧配线13B的与背侧电极层12B为相反侧的端部的背侧连接部14B，分别层叠于介电层11的表侧及背侧的表侧保护层15A及背侧保护层15B，以及层叠于背侧保护层15B的粘着层18。

此处，表侧电极层12A与背侧电极层12B具有同一俯视形状，隔着介电层11而表侧电极层12A与背侧电极层12B整体相向。传感元件2中，表侧电极层12A与背侧电极层12B的相向的部分为检测部。

本发明中，传感元件所具备的表侧电极层与背侧电极层未必需要隔着介电层而整体相向，至少其一部分相向即可。

传感元件2中，介电层11相当于第1介电层，表侧电极层12A相当于第1电极层，背侧电极层12B相当于第2电极层。

传感元件2因介电层11包含弹性体组合物，故可在面方向上变形(伸缩)。传感元件2中，当介电层11在面方向上变形时，追随该变形而表侧电极层12A及背侧电极层12B、以及表侧保护层15A及背侧保护层15B(以下也有时将两者合并而简称作保护层)变形。

而且，传感装置1中，伴随传感元件2的变形，所述检测部的静电电容与介电层11的变形量具有相关关系地发生变化。由此，通过对静电电容的变化进行检测，而检测传感元件2的变形量。

本发明的传感装置用于追踪生物体表面的变形，将所述传感元件贴附于生物体而使用。此时，所述传感元件可直接贴附于生物体表面，也可经由衣服或护体、绷带等被覆生物体表面的被覆材而间接地贴附于生物体表面。

本发明的传感装置中，若在将所述传感元件贴附于生物体的状态下测定所述检测部的静电电容，则所述检测部的静电电容的值相应于生物体表面的变形而变化。因此，可基于所述静电电容的变化而追踪生物体表面的变形，并可根据该追踪结果获取各种信息。

以下，对所述传感装置的使用形态进行说明。

＜将传感元件直接贴附于生物体表面的情况＞

本发明的传感装置可将所述传感元件直接贴附于皮肤等生物体表面而使用。

该情况下，所述传感元件追随所述生物体表面的变形(伸长·萎缩、膨胀·收缩等)而伸缩，因而检测部的静电电容相应于生物体表面的变形量而变化。因此，通过测量所述检测部的静电电容，可测定生物体表面的变形量。而且，通过测定生物体表面的变形量，而可获取与生物体表面的变形相关的生命活动信息或生物体的运动信息。

本发明的传感装置例如可测定脉搏数(每分钟心跳数)、呼吸数、呼吸的大小等作为所述生命活动信息。

而且，所述传感装置可获取的所述生物体的运动信息未作特别限定，只要为利用运动时的肌肉的收缩而生物体表面进行伸缩的运动，则可测定该运动状态。作为所述生物体的运动信息，例如可列举弯曲关节时的弯曲量(弯曲角度)、发音·发声时的脸颊的活动、表情肌肉的活动、肩胛骨的活动、臀肌的活动、背部的活动、腰的弯曲情况、挺胸、肌肉的收缩所致的大腿或小腿的收缩的大小、吞咽时的咽喉的活动、脚的活动、手的活动、手指的活动、脚掌的活动、眨眼的活动、皮肤的易伸展性(柔软性)等。

在利用所述传感装置测定脉搏数(每分钟心跳数)的情况下，将传感元件贴附于生物体表面的有脉搏的部位(例如桡骨动脉或颈动脉等)，持续测定规定的时间、静电电容，由此可获取每分钟心跳数。皮肤会随着脉搏而伸缩，从而该伸缩次数为脉搏数。

在利用所述传感装置测定呼吸数的情况下，将传感元件贴附于生物体表面的胸部分等，持续测定规定的时间、静电电容，由此可获取呼吸数。这是因为胸部的皮肤会随着呼吸而伸缩，从而其伸缩次数与呼吸数一致。

在利用所述传感装置测定关节的弯曲量的情况下，将传感元件贴附于测定对象部位(测定对象的关节)，一边使测定对象部位活动一边测定静电电容，由此可获取测定对象部位的弯曲量。这是因为该部分的皮肤会随着测定对象部位的活动而伸缩，从而可通过其伸缩量算出测定对象部位的弯曲量。

而且，所述传感装置中，将所述传感元件贴附于嘴的周围(脸颊等)，若在该状态下一边发声(或者即便实际处于无法发声的状态也尝试发声)一边测定静电电容，则嘴的周围的皮肤会相应于发音的种类而变形，因此静电电容会随着该皮肤的变形而变化。因此，可获得发声时的嘴的周围的皮肤的活动与静电电容的值或其变化方式的相关信息。由此，例如可进行以下的训练。

作为表情肌肉的训练，例如，通过左右对称地贴附传感元件，而可定量地测量皮肤的活动，或可实时地可视化。其结果，可一边观察左右的信号波形，一边以信号重叠的方式有意识地进行训练，或进行恢复左右对称的自然表情的功能的康复训练。

而且，所述传感装置中，将所述传感元件贴附于脚踝或脚背，若在该状态下，一边进行“踏步”、“跳跃”、“踮脚”、“静止”等运动，一边测定静电电容，则皮肤会相应于脚的活动而变形，且静电电容会相应于该皮肤的变形而变化。因此，可基于静电电容的值或其变化方式来确定脚的活动。

而且，所述传感装置中，将所述传感元件贴附于手掌或手背，若在该状态下，一边进行“手打开”、“手合上”、“竖起任意手指”、“划拳”等运动，一边测定静电电容，则皮肤会相应于手的活动而变形，且静电电容会相应于该皮肤的变形而变化。因此，可基于静电电容的值或变化方式来确定手的活动。

如此，本发明的传感装置中，通过将传感元件贴附于皮肤等生物体表面而使用，能够测量各种生命活动信息或生物体的运动信息。

在使用所述传感装置测量生命活动信息或生物体的运动信息的情况下，优选为预先针对每个作为测定对象的生物体将运动的种类与静电电容的值或其变化方式的关系作为校正信息而获取。这是因为，即便存在个体差异也能够更准确地进行测定。

＜将传感元件经由被覆材间接贴附于生物体表面的情况＞

本发明的传感装置也可将所述传感元件经由被覆材贴附于生物体表面而使用。

此处，作为所述被覆材，例如可列举衣服、护体、绷带或缠带(taping tape)等。作为所述衣服，优选为穿戴时与皮肤紧密接触的类型，作为具体例，例如可列举训练用内衣或泳衣等。

所述传感装置中，即便在将所述传感元件经由被覆材贴附于生物体表面而使用的情况下，也与将所述传感元件直接贴附于生物体表面而使用的情况同样地，可获取生命活动信息或生物体的运动信息。

进而，在将所述传感元件经由被覆材贴附于生物体表面而使用的情况下，可测量被覆材的变形信息。

例如，在将所述传感元件贴附于训练用内衣，在该状态下进行运动时，训练用内衣的布料会追随身体的活动而被拉伸或回到原来的状态，这样布料发生变形。因此，静电电容相应于该布料的变形(伸缩)而变化。由此，可基于静电电容的值或变化方式来测量训练用内衣(被覆材)的变形。

如此，本发明的传感装置中，通过将传感元件经由被覆材贴附于生物体表面而使用，不仅可获取生命活动信息或生物体的运动信息，也可获取被覆材的变形信息。

本发明的传感装置也可包括多个传感元件。该情况下，所述传感装置可同时在不同的部位获取相同种类的信息，也可同时获取不同种类的信息。

而且，在所述传感装置具备2个以上的所述传感元件的情况下，例如，左右对称(例如右脚背与左脚背)地将传感元件贴附于身体，在该状态下进行踏步，由此可测量左右脚的活动的平衡。

而且，例如，对左右的脚踝、膝关节、股关节分别贴附传感元件，在该状态下步行，由此可测定左右脚的活动的平衡、各可动部位的弯曲量、各可动部位的活动的节奏。进而，例如通过与鞋形状或蹭鞋垫形状的压力分布传感制品等既有的步行测量设备并用，而能够获得更高的步行运动的信息。

这些信息有效作为决定运动训练或康复训练的选单的信息。

本发明的传感装置中，所述传感元件除具备第1介电层及形成于其两面的第1电极层及第2电极层外，也可具备第2介电层及第3电极层。

图3(a)是示意性地表示构成本发明的传感装置的传感元件的另一例的立体图，图3(b)是图3(a)的B-B线剖面图。

图3(a)及图3(b)所示的传感元件2'包括：包含弹性体组合物的片状的第1介电层41A，形成于第1介电层41A的表面(正面)的第1电极层42A，形成于第1介电层41A的背面的第2电极层42B，以覆盖第1电极层42A的方式层叠于第1介电层41A的表侧的第2介电层41B，以及形成于第2介电层41B的表面的第3电极层42C。进而，传感元件2'包括：连结于第1电极层42A的第1配线43A，连结于第2电极层42B的第2配线43B，连结于第3电极层42C的第3配线43C，安装于第1配线43A的与第1电极层42A为相反侧的端部的第1连接部44A，安装于第2配线43B的与第2电极层42B为相反侧的端部的第2连接部44B，以及安装于第3配线43C的与第3电极层42C为相反侧的端部的第3连接部44C。而且，传感元件2'中，分别在第1介电层41A的背侧及第2介电层41B的表侧设置着背侧保护层45B及表侧保护层45A。

此处，第1电极层42A～第3电极层42C具有同一俯视形状。而且，第1电极层42A与第2电极层42B隔着第1介电层41A而整体相向，第1电极层42A与第3电极层42C隔着第2介电层41B而整体相向。传感元件2'中，第1电极层42A与第2电极层42B的相向的部分、及第1电极层42A与第3电极层42C的相向的部分为检测部，第1电极层42A与第2电极层42B的相向的部分的静电电容和第1电极层42A与第3电极层42C的相向的部分的静电电容的和为检测部的静电电容。

另外，传感元件2'与图2(a)、图2(b)所示的传感元件2同样地，也可具备粘着层。

在包括此种传感元件的传感装置中，将由噪声引起的测定误差排除，从而可更准确地测定静电电容的变化。对此稍微进行详细说明。

本发明的传感装置为将传感元件贴附于生物体而使用，以追踪生物体表面的变形的传感装置。在将所述传感元件贴附于生物体的情况下，因生物体表面为导体，故生物体表面与电极层直接接触的情况当然会成为噪声的发生原因，即便在经由保护层而接触的情况下，若与生物体接触或者接近，则自身也成为噪声的发生原因。

与此相对，通过将第1电极层及第2电极层与测量器加以适当连接，可排除由噪声引起的测定误差，从而可准确地测定静电电容的变化。进而，如图3(a)、图3(b)所示，在除具有第1介电层、第1电极层及第2电极层外，还具有第2介电层及第3电极层的传感元件中，可无表面及背面的区别地排除测定误差，或者可排除由来自两面的噪声所引起的测定误差。

其结果，可更准确地测量生命活动信息或生物体的运动信息、被覆材的变形信息。另外，以后对传感元件与测量器的连接方法进行叙述。

以下，对本发明的传感装置所具备的各构件进行详细说明。

＜传感元件＞

＜＜介电层(第1介电层及第2介电层)＞＞

所述介电层为包含弹性体组合物的片状物，能够以其表背面的面积变化的方式可逆地变形。本发明中，在片状介电层，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者。

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(EPDM)、苯乙烯·丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、氯丁二烯橡胶(CR)、硅酮橡胶、氟橡胶、丙烯酸系橡胶、氢化丁腈橡胶、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，自比起硅酮橡胶，与碳纳米管的密接性更优异的观点考虑，尤其优选为氨基甲酸酯橡胶。

所述氨基甲酸酯橡胶为至少多元醇成分与异氰酸酯成分反应而成者。作为所述氨基甲酸酯橡胶的具体例，例如可列举以烯烃系多元醇作为多元醇成分的烯烃系氨基甲酸酯橡胶，以酯系多元醇作为多元醇成分的酯系氨基甲酸酯橡胶，以醚系多元醇作为多元醇成分的醚系氨基甲酸酯橡胶，以碳酸酯系多元醇作为多元醇成分的碳酸酯系氨基甲酸酯橡胶，及以蓖麻油系多元醇作为多元醇成分的蓖麻油系氨基甲酸酯橡胶等。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，例如可列举艾博(EPOL)(出光兴产公司制造)等。

作为所述酯系多元醇，例如可列举波利莱特(POLILIGHT)8651(迪爱生(DIC)公司制造)等。

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、普莱米诺尔(PREMINOL)S3003(旭硝子公司制造)、潘德克斯弹性纤维(Pandex)GCB-41(迪爱生(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，在合成所述氨基甲酸酯橡胶时，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、着色剂等添加剂、介电性填充料等。

关于所述介电层的平均厚度，自增大静电电容C而实现检测感度的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。

所述介电层优选为其表背面的面积能够以自无伸长状态开始增大30％以上的方式变形。只要为具有此种特性的介电层，则在对测定对象物贴附而使用的情况下，适合于追随测定对象物的变形而变形。

此处，所谓能够以增大30％以上的方式变形，是指即便施加负荷而使面积增大30％也不会断裂，且若释放负荷时则恢复为原来的状态(即，处于弹性变形范围)。能够以所述介电层的表背面的面积增大的方式而变形的范围更优选为50％以上，进而优选为100％以上，尤其优选为200％以上。

另外，所述介电层的面方向上的可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介电常数优选为2以上，更优选为5以上。如果介电层的介电常数小于2，则静电电容C减小，有无法获得作为传感元件的充分感度的问题。

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，则有介电层过于柔软，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，则介电层过硬，而有阻碍生物体表面的变形的问题。

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°。

若介电层过软则有高品质加工困难，而无法确保充分的测定精度的情况。另一方面，若介电层过硬，则有阻碍生物体表面的变形的问题。

另外，在所述传感元件具有第1介电层及第2介电层的情况下，两者未必需要包含相同组成的弹性体组合物，但优选为包含相同组成的弹性体组合物。这是因为在伸缩时会显示相同的行为。

＜＜电极层(第1电极层～第3电极层)＞＞

所述电极层(表侧电极层及背侧电极层)包含含有碳纳米管的导电性组合物。

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)，也可为双层碳纳米管(DWNT)或者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)。进而，本发明中，还可并用两种以上层数不同的碳纳米管。

而且，各碳纳米管的形状(平均长度或纤维径、纵横尺寸比)也未作特别限定，对传感装置的使用目的或传感元件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：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。尤其在传感元件(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、获得均困难。而且，若所述平均长度超过1000μm，则如后述般在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，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：导电性优异，伸长时电阻几乎不会增大，且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，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。

而且，就所述碳纳米管的平均长度而言，例如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，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，有时导电通路无法扩展，而电极层的导电性不充分。另一方面，若超过30nm，则有时即便为相同的重量，碳纳米管的根数会减少，导电性不充分。碳纳米管的平均纤维径更优选为5nm～20nm。

所述碳纳米管中多层碳纳米管比单层碳纳米管更优选。

在使用单层碳纳米管时，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，电阻也会增高，或伸长时电阻大幅增大，或反复伸缩时电阻大幅不均。

关于所述情况，进行如下推测。即，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，因此推测该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：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)，两者的分离需要烦杂的作业。因此，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，作为所述碳纳米管，优选为多层碳纳米管。

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，为通过对涂布于基板上的金属催化剂供给碳源而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。因此，适合作为本发明中使用的碳纳米管的制造方法。

在所述碳纳米管为利用基板成长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)的成长长度实质相同。因此，在使用电子显微镜测定该碳纳米管的纤维长度的情况下，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，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，在含有所述粘合剂成分的情况下，在利用后述的方法形成电极层时能够抑制碳纳米管的飞散，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碳纳米管的分散性的分散剂、用于粘合剂成分的交联剂、硫化促进剂、硫化助剂，进而可列举抗老化剂、塑化剂、软化剂、着色剂等。

所述传感元件中，电极层实质上可仅由碳纳米管形成。该情况下，也可确保与介电层之间充分的密接性。该情况下，碳纳米管与介电层利用凡德瓦尔力(van der Waalsforce)等牢固地密接。

所述电极层中的碳纳米管的含量只要为呈现导电性的浓度则不作特别限定。所述碳纳米管的含量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优选为0.1μm～10μm。电极层的平均厚度处于所述范围，由此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，作为传感元件的测定精度降低的问题。另一方面，所述平均厚度若超过10μm，则因碳纳米管的增强效果而传感元件变硬，传感元件的伸缩性降低。其结果，有在将所述传感元件直接贴附于生物体表面或者经由被覆材贴附于生物体表面时会阻碍生物体表面的变形的情况。

本发明中，“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，沿形成于介电层的表面的电极层的厚度方向以0.01μm为单位进行扫描，测定其3D形状后，在介电层上的层叠电极层的区域及未层叠的区域，分别测量长200μm×宽200μm的矩形区域的平均高度，将该平均高度的阶差作为电极层的平均厚度即可。

另外，所述传感元件所具有的各电极层(第1电极层～第3电极层)未必需要分别包含同一组成的导电性组合物，但优选为包含同一组成的导电性组合物。

＜＜其他＞＞

所述传感元件如图2(a)、图2(b)、图3(a)、图3(b)所示的例般，也可视需要形成与电极层连接的第1配线(表侧配线)或第2配线(背侧配线)、第3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者。

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(a)、图2(b)、图3(a)、图3(b)所示的例般，也可视需要形成用以与外部配线连接的第1连接部(表侧连接部)、第2连接部(背侧连接部)、第3连接部。作为这些各连接部，例如可列举使用铜箔等形成者。

所述传感元件如图2(a)、图2(b)、图3(a)、图3(b)所示的例般，也可视需要，在表侧的最外层和/或背侧的最外层层叠保护层。通过设置所述保护层，可将传感元件的具有导电性的部位(电极层等)与贴附传感元件的部位之间电性绝缘。而且，通过设置所述保护层，可提高传感元件的强度或耐久性，或可将传感元件的表面作为无粘着性的表面。

所述保护层的材质未作特别限定，相应于其要求特性适当选择即可。作为其具体例，例如可列举与所述介电层的材质相同的弹性体组合物等。

所述传感元件如图2(a)、图2(b)所示的例般，也可在传感元件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元件贴附于生物体表面等。

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、乳胶型，也可为热熔型。所述粘着剂相应于传感装置的使用形态等适当选择并使用即可。其中，所述粘着层需要不会阻碍所述介电层的伸缩的柔软性。

关于将所述传感元件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(电阻的变动方式)与第2次(第2周期)以后的伸缩时大有不同。关于其理由，推测是因为制作传感元件后，通过一次伸长而构成电极层的碳纳米管的状态初次稳定化。

所述传感元件例如可通过经过下述步骤而制造。即，可通过经过下述步骤而制造：

(1)制作包含弹性体组合物的介电层的步骤(步骤(1))，及

(2)将包含碳纳米管及分散介质的组合物涂布于介电层而形成电极层的步骤(步骤(2))。

[步骤(1)]

本步骤中制作包含弹性体组合物的介电层。

首先，作为原料组合物，制备在弹性体(或者其原料)中视需要调配链延长剂、交联剂、硫化促进剂、催化剂、介电填充料、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，通过使该原料组合物成形而制作介电层。另外，作为成形方法而可采用现有公知的方法。

具体而言，例如在使包含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，对混合液进行计量而调整温度后，添加催化剂并利用搅拌器等进行搅拌。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4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，从而获得具有保护膜的规定厚度的片材。然后，通过在炉中交联一定时间后而能够制造介电层。

另外，图4是用以对介电层的制作中使用的成形装置的一例进行说明的示意图。图4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已二酯(PET)制的保护膜31的间隙中，在该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，而成形出片状介电层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。

[步骤(2)]

本步骤中，涂布包含碳纳米管及分散介质的组合物(碳纳米管分散液)，然后通过干燥处理除去分散介质，由此形成与所述介电层一体化的电极层。

具体而言，首先，将碳纳米管添加于分散介质中。此时，也可视需要进而添加粘合剂成分(或者粘合剂成分的原料)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碳纳米管的各成分分散(或者溶解)于分散介质中，而制备涂布液(碳纳米管分散液)。具体而言，例如可使用超声波分散机、喷射磨机、珠磨机等既存的分散机使包含碳纳米管的各成分分散。

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，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。

继而，利用喷涂等在所述介电层的表面的规定位置涂布涂布液并使其干燥。此时，也可视需要遮蔽介电层表面的未形成电极层的位置后涂布所述涂布液。

所述涂布液的干燥条件未作特别限定，相应于分散介质的种类或弹性体组合物的组成等而适当选择即可。

而且，涂布所述涂布液的方法并不限定于喷涂。作为其他涂布方法，例如也可采用丝网印刷法、喷墨印刷法等。

在经过所述(1)及(2)的步骤形成介电层及电极层后，进而视需要形成与所述电极层连接的配线以及连接部。

与所述电极层连接的配线的形成，例如可通过如下来进行：使用与所述电极层的形成相同的方法，在规定的部位涂布所述碳纳米管分散液(涂布液)，并使其干燥等。而且，所述配线的形成也可与所述电极层的形成同时地进行。

所述连接部的形成例如可通过在所述配线的规定的端部安装铜箔等来进行。

而且，在制造具备图3(a)、图3(b)所示的构成的传感元件的情况下，首先，利用所述步骤(1)的方法，制作两片包含弹性体组合物的介电层。接下来，利用所述步骤(2)的方法，在一介电层的两面形成电极层，在另一介电层的单面形成电极层。然后，将分别形成着电极层的两片介电层以电极层彼此不重合的朝向进行贴合。然后，视需要形成与所述电极层连接的配线以及连接部即可。

而且，在形成所述电极层，视需要形成所述配线或所述连接部后，也可进而在表侧和/或背侧的最外层形成保护层。

所述保护层的形成，例如通过如下来进行即可：使用与所述(1)的步骤相同的方法制作包含弹性体组合物的片状物后，裁断为规定的尺寸，并进行层压等。

而且，在制作具备保护层的传感元件的情况下，也可自背侧的保护层出发，在其上依次层叠构成构件(第2电极层、第1介电层、第1电极层、(第2介电层、第3电极层)、表侧保护层)，而制作传感元件。

通过经过所述步骤而可制造所述传感元件。

图2(a)、图2(b)所示的传感元件具备一个检测部。然而，所述传感元件的检测部的数量不限定于一个，也可具备多个检测部。

作为具备多个检测部的传感元件的具体例，例如可列举如下传感元件：将作为表侧电极层及背侧电极层的多行带状电极层形成于介电层的表面及背面，且以俯视时表侧电极层的行与背侧电极层的行正交的方式配置而成。此种传感元件中，表侧电极层及背侧电极层隔着介电层而相向的多个部分成为检测部，且该检测部配置成格子状。

＜测量器＞

所述测量器与所述传感元件电性连接。所述测量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的静电电容C的功能。作为测定所述静电电容C的方法，可使用现有公知的方法。因此，所述测量器包括成为必需的静电电容测定电路、运算电路、放大电路、电源电路等。作为测定所述静电电容C的方法(电路)，例如可列举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、利用了施密特触发器振荡电路的CF振荡电路、施密特触发器振荡电路及F/V转换电路加以组合而使用的方法等。

本发明的传感装置中，自排除测定时的噪声的影响的观点考虑，所述传感元件与所述测量器的电性连接优选为按照下述要领来进行。

(1-1)为如下情况：所述传感元件为具有图3(a)、图3(b)所示的两层介电层(第1介电层及第2介电层)及各介电层的两面的电极层(第1电极层～第3电极层)的传感元件，测量器为如下的测量器：使用如施密特触发器振荡电路般的利用检测部的静电电容C与电阻R振荡而测量静电电容的变化的CF振荡电路。

该情况下，优选为将第1电极层连接于振荡区块(检测区块)，且使第2电极层及第3电极层接地(连接于GND侧)。

通过如此将传感元件与测量器连接，即便将传感元件的表侧及背侧中的任一者以与生物体接近的方式加以连接，也可排除噪声的影响。其结果，可更准确地测量静电电容的变化。

(1-2)为如下情况：所述传感元件为具有图3(a)、图3(b)所示的两层介电层及各介电层的两面的电极层的传感元件，测量器为使用如半波倍电压整流电路或反相放大电路、自动平衡桥接电路般的如下方式的CV转换电路的测量器：将在其他区块(例如交流施加装置)生成的交流信号通过传感元件，测量传感元件的静电电容变化所致的交流阻抗变化或者利用阻抗变化而生成电压变化。

该情况下，优选为将第1电极层连接于检测区块，将第2电极层及第3电极层连接于生成交流信号的区块。

通过如此将传感元件与测量器连接，而即便将传感元件的表侧及背侧中的任一者以与生物体接近的方式加以连接，也可排除噪声的影响。其结果，可更准确地测量静电电容的变化。

(2-1)为如下情况：所述传感元件为具有图2(a)、图2(b)所示的一层介电层及其两面的电极层(表侧电极层及背侧电极层)的传感元件，测量器为使用了如施密特触发器振荡电路般的CF转换电路的测量器。

该情况下，优选为将表侧电极层连接于测量器内的振荡区块(检测区块)，使背侧电极层接地(与GND侧连接)，且将所述传感元件以背面侧与生物体接近的方式贴附。

以所述朝向将传感元件贴附于生物体，且如所述般将传感元件与测量器加以连接，由此可排除噪声的影响。其结果，可更准确地测量静电电容的变化。

(2-2)为如下情况：所述传感元件为具有图2(a)、图2(b)所示的一层介电层及其两面的电极层(表侧电极层及背侧电极层)的传感元件，测量器为使用如半波倍电压整流电路或反相放大电路、自动平衡桥接电路般的CV转换电路的测量器。

该情况下，优选为将表侧电极层连接于测量器内的检测区块，将背侧电极层连接于生成交流信号的区块，且将所述传感元件以背面侧与生物体接近的方式贴附。

以所述朝向将传感元件贴附于生物体，且如所述般将传感元件与测量器加以连接，由此可排除噪声的影响。其结果，可更准确地测量静电电容的变化。

＜显示器＞

本发明的传感装置也可如图1所示的例般具备显示器。由此，所述传感装置的使用者可实时地确认基于与生物体的运动信息等相关的静电电容C的变化的信息。所述显示器因此包括成为必需的监视器、运算电路、放大电路、电源电路等。

而且，所述显示器如图1所示的例般为了存储静电电容C的测定结果，也可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、硬盘驱动机(Hard-Disk Drive，HDD)等存储部。

所述显示器例如在将本发明的传感装置用于运动训练或康复训练的实施者的情况下，可在训练后确认基于与生物体的运动信息等相关的静电电容C的变化的信息。因此实施者可确认训练的达成度，从而给实施者以鼓励。而且，通过确认训练的达成度，而能够将该信息用于新的训练选单的制作。

另外，所述存储部也可由所述测量器具备。

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所示的传感装置1中，测量器3与显示器4的连接利用有线来进行。然而，本发明的传感装置中这些连接未必需要利用有线来进行，也可利用无线来进行连接。也存在如下情况：根据传感装置的使用形态，而测量器与显示器物理性分离者更易于使用。

所述本发明的传感装置贴附于生物体而使用，追踪生物体表面的变形，由此能够测量生命活动信息、生物体的运动信息、被覆材的变形信息等。因此，所述传感装置可用于每分钟心跳数或呼吸数的测量、运动训练或康复训练时的运动量的测量或运动功能的评估、缝制的运动衣或护体等的伸缩特性的测量或身体的对活动的追随性的评估、进而利用会话辅助信息传递等各领域中。

而且，本发明的传感装置中，也可将所述传感元件用作电动假手假脚的肌电传感器的界面的代替品。

而且，本发明的传感装置中，所述传感元件也可用作重度精神和身体残疾者的输入界面的输入终端。

[实施例]

以下，通过实施例对本发明进一步进行具体说明，但本发明并不限定于以下的实施例。

图5(a)～图5(d)是用以对实施例的传感元件的制作步骤进行说明的立体图。

＜具有粘着层的传感元件A的制作＞

(1)介电层的制作

相对于100重量份的多元醇(潘德克斯弹性纤维(Pandex)GCB-41，迪爱生(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(潘德克斯弹性纤维(Pandex)GCA-11，迪爱生(DIC)公司制造)，利用搅拌器(Ajiter)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4所示的成形装置30中，一边利用保护膜31呈夹层状进行搬送，一边在炉内温度70℃、炉内时间30分钟的条件下使其交联硬化，从而获得具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，制作包含聚醚系氨基甲酸酯弹性体的片材。将所获得的氨基甲酸酯片材裁断为14mm×74mm×厚70μm，进而将角部的一个部位以7mm×7mm×厚70μm的尺寸截去，而制作介电层。

而且，在对所制作的介电层测定断裂时拉伸率(％)及介电常数后，断裂时拉伸率(％)为505％，介电常数为5.8。

此处，所述断裂时拉伸率依据JIS K 6251而测定。关于所述介电常数，利用20mmΦ的电极隔着介电层，使用LCR记录纸(HiTESTER)(日置电机公司制造，3522-50)以测量频率1kHz测定静电电容后，根据电极面积与测定试样的厚度算出介电常数。

(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10nm～20nm，纤维长度150μm～300μm，碳纯度99.5％)添加至30g的甲基异丁基酮(methyl isobutyl ketone，MIBK)中，使用喷射磨机(纳米喷射普尔(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)保护层的制作

使用与所述(1)介电层的制作相同的方法，制作为聚醚系氨基甲酸酯弹性体制且14mm×74mm×厚50μm的背侧保护层与14mm×67mm×厚50μm的表侧保护层。

(4)粘着层的制作

对50重量份的粘着剂(综研化学公司制造，SK迪萘(SK dine)1720)添加50重量份的甲基乙基酮(Methyl Ethyl Ketone，MEK)及2重量份的硬化剂(综研化学公司制造，L-45)，利用去泡搅拌太郎(日本新基(Thinky)公司制造，型号：ARE-310)进行混合(2000rpm，120秒)、去泡(2000rpm，120秒)而获得混合物。接下来，将所获得的混合物在表面经脱模处理的PET膜(藤森工业公司制造，50E-0010KF)上使用敷料器以100μm的湿膜厚度成膜后，使用送风式烘箱在100℃、30分钟的条件下硬化，而制作硬化后的厚度为25μm的粘着层。

(5)传感元件的制作

经由图5(a)～图5(d)所示的制作步骤而制作传感元件。

首先，在所述(3)的步骤中制作的背侧保护层25B的单面(表面)，贴附经脱模处理的PET膜上形成着规定形状的开口部而成的掩模(未图示)。

在所述掩模上设置着与背侧电极层及背侧配线相当的开口部，开口部的尺寸中与背侧电极层相当的部分为宽10mm×长60mm，与背侧配线相当的部分为宽5mm×长10mm。

接下来，将7.2g的所述(2)的步骤中制备的碳纳米管分散液以10cm的距离使用喷刷进行涂布。然后以100℃干燥10分钟，从而形成背侧电极层22B及背侧配线23B。然后，将掩模剥离(参照图5(a))。

接下来，通过以被覆背侧电极层22B的整体及背侧配线23B的一部分的方式，将所述(1)的步骤中制作的介电层21贴合于背侧保护层25B上而进行层叠。

进而，使用与背侧电极层22B及背侧配线23B的形成相同的方法，在介电层21的表侧，形成表侧电极层22A及表侧配线23A(参照图5(b))。

接下来，在形成着表侧电极层22A及表侧配线23A的介电层21的表侧，以被覆表侧电极层22A的整体及表侧配线23A的一部分的方式，通过层压来层叠所述(3)的步骤中制作的表侧保护层25A。

进而，在表侧配线23A及背侧配线23B的各自的端部安装铜箔，而形成表侧连接部24A及背侧连接部24B(参照图5(c))。然后，利用焊料将作为外部配线的引线29固定于表侧连接部24A及背侧连接部24B。

接下来，对表侧连接部24A及背侧连接部24B的位于背侧保护层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))26而贴附厚度100μm的PET膜27并加以增强。

最后，在背侧保护层25B的背面侧，通过手压辊贴附所述(4)中制作的粘着层28，从而完成传感元件222(参照图5(d))。

本实施例中制作的传感元件A中，介电层21相当于第1介电层，表侧电极层22A相当于第1电极层，背侧电极层22B相当于第2电极层。

＜传感装置的制作＞

将经所述(1)～(5)制作的传感元件222经由引线而与LCR计(日置电机公司制造，LCR记录纸(HiTESTER)3522-50)连接，而形成传感装置。

进行实施例1～实施例4作为所制作的传感装置的动作验证。

(实施例1：肘的弯曲伸展的测量)

如图6(a)所示，对被实验者的左手的肘部分经由粘着层28而贴附传感元件222。

然后，在贴附着传感元件的状态下，以弯曲量逐渐增大的方式进行左肘的弯曲伸展，并测定此时的静电电容的变化。将结果表示于图6(b)中。

如图6(b)中曲线图所示可知，在肘关节的弯曲伸展运动中，伴随弯曲量逐渐增大，而静电电容也逐渐增大。

(实施例2：呼吸的测量)

如图7(a)所示，对被实验者的左胸经由粘着层28而贴附传感元件222。

然后，在贴附着传感元件的状态下，进行如下三种动作：(1)停止10秒呼吸，(2)进行10秒自然呼吸，(3)进行10秒深呼吸，测定各动作时的静电电容。将结果表示于图7(b)。

如图7(b)中曲线图所示可知，(1)的动作中静电电容几乎不发生变化，(2)及(3)的动作中，分别相应于呼吸的大小，而静电电容增大。进而可推测(2)及(3)的动作中10秒内进行约2.5次的呼吸。

(实施例3：发音的测量)

如图8(a)所示，对被实验者的左脸颊经由粘着层28而贴附传感元件222。

然后，在贴附着传感元件的状态下，进行日语的发音“あ(a)·い(i)·う(u)·え(e)·お(o)”的发声，并测定此时的静电电容。将结果表示于图8(b)。

如图8(b)中曲线图所示可知，相应于“あ·い·う·え·お”的发音的种类而静电电容发生变化。

(实施例4：脉搏数(每分钟心跳数)的测量)

首先，在将传感元件222贴附于被实验者之前，(1)在无伸长状态下测定10秒的静电电容。

接下来，如图9(a)所示，在被实验者的颈动脉(有脉搏的部位)上经由粘着层28而贴附传感元件222。

然后，(2)平常状态下测定10秒的静电电容。进而，使被实验者于坐在椅子的状态下进行60秒踏步运动(200次/60秒)，(3)在运动(踏步)后调整呼吸10秒后测定10秒的静电电容。将结果表示于图9(b)。

而且，与静电电容的测定同时地，以左手腕数10秒的脉搏后，(2)平时为12次，(3)运动后为17次，与图9(b)的结果一致。

根据这些可知，能够根据静电电容的变化来测定每分钟心跳数。

＜传感装置的测定精度的评估：实施例5～实施例8＞

将由下述方法制作的传感元件B连接于使用了自动平衡桥接电路(LCR计)、反相放大电路、施密特触发器振荡电路及半波倍电压整流电路中的任一个的测量器，来测定静电电容(或者具有与静电电容相关的电压)。基于测定结果，评估测量器的种类及传感元件与测量器的连接方式对测定精度的影响。

(传感元件B的制作)

除将介电层的厚度设为100μm，且未形成粘着层以外，与所述传感元件A的制作同样地制作传感元件B。

因此，传感元件B中，自背侧朝向表侧依序层叠背侧保护层(50μm)、背侧电极层、介电层(100μm)、表侧电极层及表侧保护层(50μm)。

而且，本评估中，将传感元件以放置于聚丙烯制板的状态下载置于未实施防静电处理的桌上，连接于各测量器后，分别进行该状态下的测定(通常测定)及表侧保护层的表面放置3根手指的状态下的测定(放置手指的状态下的测定)。

而且，可将通常测定的测定值与放置手指的状态下的测定的测定值的差的绝对值相对于通常测定的测定值的百分率(％)作为误差(％)而算出。

(实施例5)

使用自动平衡桥接电路(LCR计：日置电机公司制造，LCR记录纸(HiTESTER)3522-50)作为测量器，测定探针使用的是4端子探针(日置电机制造，型号9140)。将该4端子探针与传感元件连接而测定静电电容。

此时，将表侧电极层连接于Lo端子、背侧电极层连接于Hi端子的配线条件设为正连接，相反，将表侧电极层连接于Hi端子、背侧电极层连接于Lo端子的配线条件设为逆连接。在正连接及逆连接的各自的配线条件下，进行通常测定及放置手指的状态下的测定。将结果表示于表1。

(实施例6)

使用图10所示的反相放大电路300作为测量器，将该反相放大电路300与传感元件310连接而测定静电电容。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329.2pF，反馈电阻314的电阻值为4.7MΩ。而且，图10中，315为带阻滤波器(band-elimination filter，BEF)。

此时，将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的配线条件设为正连接，相反，将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的配线条件设为逆连接。在正连接及逆连接的各自的配线条件下，进行通常测定及放置手指的状态下的测定。将结果表示于表1。

(实施例7)

使用图11所示的施密特触发器振荡电路400作为测量器，将该施密特触发器振荡电路400与传感元件410连接而根据来自施密特触发器412的输出频率测定静电电容。施密特触发器振荡电路400中，可变电阻413以通常测定的正连接中振荡频率为5kHz的方式调节电阻值。

此时，将表侧电极层接地、背侧电极层连接于施密特触发器412侧的配线条件设为正连接，相反，将表侧电极层连接于施密特触发器412侧、且背侧电极层接地的配线条件设为逆连接。在正连接及逆连接的各自的配线条件下，进行通常测定及放置手指的状态下的测定。将结果表示于表1。

(实施例8)

使用图12所示的半波倍电压整流电路500作为测量器，将该半波倍电压整流电路500与传感元件510连接而测定输出的电压。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470kΩ。而且，使用肖特基二极管作为二极管514、二极管515。

此时，将表侧电极层连接于交流施加装置511、背侧电极层连接于输出(OUTPUT)侧的配线条件设为正连接，相反，将表侧电极层连接于OUTPUT侧、背侧电极层连接于交流施加装置511的配线条件设为逆连接。在正连接及逆连接的各自的配线条件下，进行通常测定及放置手指的状态下的测定。将结果表示于表1。

[表1]

根据表1所示的结果可知，在规定的配线条件下，通过将传感元件与测量器连接而可降低与生物体的接触所致的测定误差。可知，尤其在使用了反相放大电路、施密特触发器振荡电路及半波倍电压整流电路的测量中，获得大的降低效果。

即，可知在使用了反相放大电路及半波倍电压整流电路的测量器的测定中，通过将与生物体接近的一侧的电极层连接于交流施加装置(生成交流信号的一侧)而可降低测定误差。而且可知，使用了施密特触发器振荡电路的测量器的测定中，通过使与生物体接近的一侧的电极层接地(与GND侧连接)而可降低测定误差。

Claims (7)

1.一种传感装置，其包括：

传感元件，包括包含弹性体组合物的片状的第1介电层、以及第1电极层及第2电极层，所述第1电极层及第2电极层包含含有碳纳米管的导电性组合物，且以隔着所述第1介电层而至少一部分相向的方式分别形成于所述第1介电层的表面及背面，将所述第1电极层及第2电极层的相向的部分作为检测部，且以所述第1介电层的表面及背面的面积发生变化的方式可逆地变形；以及

测量器，对所述检测部的静电电容的变化进行测量；

将所述传感装置贴附于生物体而使用，以用于生物体表面的变形的追踪，其中所述传感装置的特征在于：

所述传感元件以背面侧与生物体接近的方式贴附于生物体；

所述测量器具有检测区块，所述检测区块连接于所述传感元件的所述第1电极层。

2.根据权利要求1所述的传感装置，其中

所述第1介电层为所述表面及背面的面积能够以自无伸长状态开始增大30％以上的方式变形。

3.根据权利要求1或2所述的传感装置，其中

所述传感元件直接贴附于所述生物体表面，

基于所述生物体表面的变形来测量生命活动信息和/或生物体的运动信息。

4.根据权利要求1或2所述的传感装置，其中

所述传感元件经由被覆材贴附于所述生物体表面，

基于所述生物体表面的变形来测量生命活动信息、生物体的运动信息及所述被覆材的变形信息中的至少一个。

5.根据权利要求1或2所述的传感装置，其进而包括对经测量的静电电容的变化加以存储的存储部。

6.根据权利要求1或2所述的传感装置，其中

所述测量器为使用施密特触发器振荡电路来测量静电电容的变化的测量器，

形成于所述第1介电层的背面的所述第2电极层连接于所述测量器的接地侧。

7.根据权利要求1或2所述的传感装置，其中

所述测量器为使用反相放大电路、半波倍电压整流电路或者自动平衡桥接电路来测量静电电容的变化的测量器，

形成于所述第1介电层的背面的所述第2电极层连接于所述测量器的生成交流信号的一侧。

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