JP2016047004A - Stretchable fiber, stretchable sheet employing stretchable fiber, and assist device employing stretchable sheet - Google Patents

Stretchable fiber, stretchable sheet employing stretchable fiber, and assist device employing stretchable sheet Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stretchable fiber capable of giving a sense of fitting to a person and supporting various actions of the person, a stretchable sheet formed from the fiber, and clothing employing the stretchable sheet.SOLUTION: A stretchable fiber 1 includes: a first conductive fiber 11 including an electric field responsive gel-state polymer layer 13; and a second conductive fiber 14 that imparts an electric field to the first conductive fiber 11. The first conductive fiber 11 is wound around the second conductive fiber 14 while entirely or partially bringing the first conductive fiber 11 and the second conductive fiber 14 into contact in a length direction of the first conductive fiber 11 and the second conductive fiber 14. The stretchable sheet formed from the stretchable fiber and an assist device employing the stretchable sheet are also disclosed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、伸縮ファイバー、この伸縮ファイバーを用いた伸縮シート及びこの伸縮シートを用いたアシスト装置に関し、さらに詳しくは、身体動作を支援するために用いられる伸縮ファイバー、この伸縮ファイバーを用いた伸縮シート及びこの伸縮シートを用いたアシスト装置に関する。   The present invention relates to a stretchable fiber, a stretchable sheet using the stretchable fiber, and an assist device using the stretchable sheet, and more specifically, a stretchable fiber used for assisting body movement, and a stretchable sheet using the stretchable fiber. And an assist device using the stretchable sheet.

誘電性を有する高分子材料を用いたアクチュエータは、小型軽量であり、且つ柔軟な動きが可能である。そのため、このアクチュエータは、モータに代わる次世代型の駆動源として注目されている。   An actuator using a polymer material having dielectric properties is small and light, and can move flexibly. Therefore, this actuator is attracting attention as a next-generation drive source that replaces the motor.

誘電性を有する高分子材料を用いたアクチュエータは、例えば、人工筋肉等への応用が期待されている。高分子材料としては、ポリ塩化ビニルやポリメタクリル酸メチル等がある。その中でも、可塑剤を含有させたポリ塩化ビニルゲルは、生体筋肉に類似し、電気刺激によりクリープ変形又はベンディング変形を生じる。そのため、可塑剤を含有させたポリ塩化ビニルゲルは、人工筋肉等に用いることに適している。   An actuator using a polymer material having dielectric properties is expected to be applied to, for example, an artificial muscle. Examples of the polymer material include polyvinyl chloride and polymethyl methacrylate. Among them, the polyvinyl chloride gel containing a plasticizer is similar to a living muscle and causes creep deformation or bending deformation by electrical stimulation. Therefore, the polyvinyl chloride gel containing a plasticizer is suitable for use in artificial muscles and the like.

本特許出願人は、可塑剤を含有させたポリ塩化ビニルゲルを用いたアクチュエータの研究をこれまでに行ってきた。本特許出願人は、こうしたアクチュエータに関するこれまでの研究の成果を、例えば、特許文献1に提案している。   The present applicant has conducted research on actuators using a polyvinyl chloride gel containing a plasticizer. The applicant of the present patent proposes the results of research so far related to such an actuator in, for example, Patent Document 1.

特許文献1で提案されているアクチュエータは、複数の陽極と複数の陰極とが交互に重なり、陽極と陰極との間に誘電性高分子材料からなるゲルをそれぞれ設けるとによって構成されている。このアクチュエータは、陽極と陰極との間に電圧を印加したり、電圧の印加を停止したりすることによって、陽極と陰極とが重なる方向に伸縮する。   The actuator proposed in Patent Document 1 is configured by alternately overlapping a plurality of anodes and a plurality of cathodes, and providing a gel made of a dielectric polymer material between the anode and the cathode, respectively. This actuator expands and contracts in a direction in which the anode and the cathode overlap each other by applying a voltage between the anode and the cathode or by stopping the application of the voltage.

他方、近年、人間共存型ロボットの研究が行われている。特に、運動機能が低下した人や高齢者の動作を支援するための支援装置の研究が、近年活発に行われている。例えば、人の歩行をアシストするための装置は、種々の文献によって提案されている。   On the other hand, in recent years, research on human-friendly robots has been conducted. In particular, research on support devices for supporting movements of persons with reduced motor function and elderly people has been actively conducted in recent years. For example, various devices have been proposed for assisting human walking.

特許文献2で提案されている歩行運動補助具は、歩行動作を補助するための装置である。歩行運動補助具は、駆動モータと、太股の前部に取り付けられる補助力伝達部と、股関節の角度を検知する静電容量型センサと、駆動モータの動作を制御するための制御手段とを有している。この歩行運動補助具は、静電容量型センサが股関節の角度を検知している。制御手段は、静電容量型センサからの出力に基づいて駆動モータの動作を制御し、歩行運動補助具に引張力を与えることによって人の歩行運動を支援している。   The walking exercise assisting tool proposed in Patent Document 2 is a device for assisting walking motion. The walking exercise assisting device has a drive motor, an auxiliary force transmission unit attached to the front of the thigh, a capacitive sensor that detects the angle of the hip joint, and a control means for controlling the operation of the drive motor. doing. In this walking exercise assisting device, a capacitive sensor detects the angle of the hip joint. The control means controls the operation of the drive motor based on the output from the capacitance type sensor, and supports the walking motion of the person by applying a tensile force to the walking motion assisting tool.

具体的には、静電容量型センサは、使用者の股関節における前後方向の関節角度を検出する。制御手段が備える記憶手段は、使用者の股関節における関節角度の変化に対応して駆動モータを駆動するための駆動タイミング情報及び駆動出力情報に関する制御情報を記憶している。制御手段は、記憶手段に記憶された制御情報に基づいて左右一対の駆動モータをそれぞれ制御する。   Specifically, the capacitive sensor detects the joint angle in the front-rear direction at the user's hip joint. The storage means included in the control means stores control information related to drive timing information and drive output information for driving the drive motor in response to a change in the joint angle of the user's hip joint. The control means controls the pair of left and right drive motors based on the control information stored in the storage means.

特開2012−130201号公報JP2012-130201A 特開2013−208397号公報JP 2013-208397 A

しかしながら、特許文献2で提案されている歩行運動補助具は、モータの駆動力を利用して補助力伝達部を動かしているので、限られた範囲でしか補助力伝達部を動かすことができない。すなわち、この歩行運動補助具は、動きの自由度が低く、アシストすることができる人の動作の内容が限定される。また、この歩行運動補助具は、歩行運動補助具を人の脚部に巻いて、面ファスナ等で人の脚部に装着することが必要である。そのため、この歩行運動補助具は、装着した人に対してフィットした感覚を与えることができず、違和感を与えるおそれがある。   However, since the walking exercise assisting device proposed in Patent Document 2 moves the assisting force transmitting unit using the driving force of the motor, the assisting force transmitting unit can be moved only within a limited range. That is, this walking exercise assisting tool has a low degree of freedom of movement, and the content of the action of a person who can assist is limited. In addition, this walking exercise assisting tool needs to be wound around a person's leg and attached to the person's leg with a hook-and-loop fastener or the like. Therefore, this walking exercise assisting device cannot give a fit feeling to the person who wears it, and may give a sense of incongruity.

そこで、本特許出願人は、特許文献1等で提案してきたアクチュエータに関する技術を、特許文献2等で提案されている人の動作を支援するための支援装置等に適用することを考えた。   Accordingly, the applicant of the present patent application has considered applying the technology related to the actuator proposed in Patent Document 1 and the like to a support device and the like for supporting the movement of a person proposed in Patent Document 2 and the like.

ところが、特許文献1で提案したアクチュエータは、1方向に伸縮するアクチュエータである。また、このアクチュエータは、一定の体積を有している。そのため、このアクチュエータを支援装置等にそのまま適用した場合、装着した人にフィットした感覚を与えることができる支援装置にすることが困難であるとともに、人の多様な動作に対応することができる支援装置にすることも困難である。   However, the actuator proposed in Patent Document 1 is an actuator that expands and contracts in one direction. The actuator has a constant volume. Therefore, when this actuator is directly applied to a support device or the like, it is difficult to make a support device that can give a fit feeling to the person who wears it, and a support device that can cope with various human movements. It is also difficult to make.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、人にフィットした感覚与えることができ、多様な人の動作を支援することができる伸縮ファイバー、この繊維を用いた伸縮シート及びこの伸縮シートを用いたアシスト装置を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a stretchable fiber capable of giving a sense of fitting to a person and supporting various people's movements, and using this fiber. An object is to provide an elastic sheet and an assist device using the elastic sheet.

(1)上記課題を解決するための本発明に係る伸縮ファイバーは、電場応答性ゲル状ポリマー層を有する第1の導電性ファイバーと、前記第1の導電性ファイバーに電場を与える第2の導電性ファイバーと、を備え、前記第1の導電性ファイバーと前記第2の導電性ファイバーとが、前記第1の導電性ファイバー及び前記第2の導電性ファイバーの長手方向の全体で又は部分的に接触して前記第1の導電性ファイバーが前記第2の導電性ファイバーに巻かれていることを特徴とする。   (1) The stretchable fiber according to the present invention for solving the above-described problems includes a first conductive fiber having an electric field-responsive gel polymer layer, and a second conductive that applies an electric field to the first conductive fiber. And the first conductive fiber and the second conductive fiber are wholly or partially in the longitudinal direction of the first conductive fiber and the second conductive fiber. The first conductive fiber is wound around the second conductive fiber in contact with each other.

この発明によれば、伸縮ファイバーが上記の構成を備えているので、伸縮ファイバーに電圧を印加したとき、電場応答性ゲル状ポリマー層に電場が与えられる。電場が与えられた場合、電場応答性ゲル状ポリマー層に電子が注入され、注入された電子は、第2の導電性ファイバー近傍の電場応答性ゲルポリマーに移動し、且つ蓄積される。そして、注入された電子は、第2の導電性ファイバーとの間に静電気的付着力を発生させることによって、電場応答性ゲル状ポリマー層は、第2の導電性ファイバーに引き寄せられる。そのため、第1の導電性ファイバー及び第2の導電性ファイバーを長手方向に引っ張る力が作用し、伸縮ファイバーが長手方向に伸びる。一方、電圧の印加を停止した場合、電場が消滅するので、電場応答性ゲル状ポリマー層内の電子の移動及び蓄積が解消され、第1の導電性ファイバーの電場応答性ゲル状ポリマーと第2の導電性ファイバーとの間の静電気的付着力がなくなり、第1の導電性ファイバーと第2の導電性ファイバーとは互いに離れ、第1の導電性ファイバー及び第2の導電性ファイバーを長手方向に引っ張る力が解除される。そのため、伸縮ファイバーが長手方向に縮み、元の長さに復元する。このように、伸縮ファイバーは、それ自体でアクチュエータとして機能する。   According to this invention, since the stretchable fiber has the above-described configuration, an electric field is applied to the electric field-responsive gel polymer layer when a voltage is applied to the stretchable fiber. When an electric field is applied, electrons are injected into the electric field-responsive gel polymer layer, and the injected electrons move to the electric field-responsive gel polymer in the vicinity of the second conductive fiber and are accumulated. The injected electrons generate an electrostatic adhesive force with the second conductive fiber, whereby the electric field-responsive gel polymer layer is attracted to the second conductive fiber. Therefore, a force that pulls the first conductive fiber and the second conductive fiber in the longitudinal direction acts, and the stretchable fiber extends in the longitudinal direction. On the other hand, when the application of voltage is stopped, the electric field disappears, so that the movement and accumulation of electrons in the electric field responsive gel polymer layer are eliminated, and the electric field responsive gel polymer of the first conductive fiber and the second The first and second conductive fibers are separated from each other, and the first conductive fiber and the second conductive fiber are moved in the longitudinal direction. The pulling force is released. Therefore, the stretchable fiber contracts in the longitudinal direction and restores the original length. Thus, the stretchable fiber functions as an actuator by itself.

本発明に係る伸縮ファイバーにおいて、前記第1の導電性ファイバー及び前記第2の導電性ファイバーを長手方向に一定の間隔を空けて接触させた接触部を有し、前記第1の導電性ファイバーと前記第2の導電性ファイバーとは、前記接触部同士の間で隙間を空けて相互に巻かれて螺旋状をなしている。   The stretchable fiber according to the present invention has a contact portion in which the first conductive fiber and the second conductive fiber are in contact with each other at a predetermined interval in the longitudinal direction, and the first conductive fiber and The second conductive fibers are spirally wound around each other with a gap between the contact portions.

この発明によれば、伸縮ファイバーが上記のように構成されているので、電圧を印加したときに、電場応答性ゲル状ポリマー層が接触部で第2の導電性ファイバーに引き寄せられて、第2の導電性ファイバー及び第1の導電性ファイバーが長手方向に引っ張られる。第2の導電性ファイバーと第1の導電性ファイバーとは、接触部同士の間で隙間を空けて相互に巻かれて螺旋状をなしているので、第2の導電性ファイバー及び第1の導電性ファイバーが引っ張られたとき、接触部同士の間に存在する隙間が小さくなる。そのため、伸縮ファイバーは、長手方向に伸びる。一方、電圧の印加を停止した場合、第2の導電性ファイバーに引き寄せられていた電場応答性ゲル状ポリマー層が元の状態に戻ることによって、第1の導電性ファイバー及び第2の導電性ファイバーを長手方向に引っ張る力が解除される。そのため、伸縮ファイバーが長手方向に縮み、元の長さに復元する。   According to the present invention, since the stretchable fiber is configured as described above, when a voltage is applied, the electric field-responsive gel polymer layer is attracted to the second conductive fiber at the contact portion, and the second The first conductive fiber and the first conductive fiber are pulled in the longitudinal direction. Since the second conductive fiber and the first conductive fiber are spirally wound around each other with a gap between the contact portions, the second conductive fiber and the first conductive fiber are formed. When the conductive fiber is pulled, the gap existing between the contact portions is reduced. Therefore, the stretchable fiber extends in the longitudinal direction. On the other hand, when the application of voltage is stopped, the electric field responsive gel polymer layer attracted to the second conductive fiber returns to the original state, whereby the first conductive fiber and the second conductive fiber. The force of pulling in the longitudinal direction is released. Therefore, the stretchable fiber contracts in the longitudinal direction and restores the original length.

本発明に係る伸縮ファイバーにおいて、前記第2の導電性ファイバーが中心に位置し、前記第1の導電性ファイバーが前記第2の導電性ファイバーの外周面に螺旋状に巻かれ、前記第1の導電性ファイバーと前記第2の導電性ファイバーとが前記長手方向の全体で接触し、隣り合う前記第1の導電性ファイバー同士が接触している。   In the stretchable fiber according to the present invention, the second conductive fiber is located at the center, the first conductive fiber is spirally wound around the outer peripheral surface of the second conductive fiber, and the first conductive fiber A conductive fiber and the second conductive fiber are in contact with each other in the longitudinal direction, and the adjacent first conductive fibers are in contact with each other.

この発明によれば、伸縮ファイバーが上記のように構成されているので、電圧を印加したときに、電場応答性ゲル状ポリマー層が第2の導電性ファイバーに引き寄せられて、第1の導電性ファイバーが長手方向に引っ張られる。第2の導電性ファイバーは第1の導電性ファイバーから力を受けて長手方向に引っ張られる。その結果、伸縮ファイバーは、長手方向に伸びる。一方、電圧の印加を停止した場合、第2の導電性ファイバーに引き寄せられていた電場応答性ゲル状ポリマー層が元の状態に戻ることによって、第1の導電性ファイバーが元の長さまで縮む。第2の導電性ファイバーは、第1の導電性ファイバーから力を受けて元の長さまで縮む。   According to this invention, since the stretchable fiber is configured as described above, when a voltage is applied, the electric field-responsive gel polymer layer is attracted to the second conductive fiber, and the first conductive The fiber is pulled in the longitudinal direction. The second conductive fiber receives a force from the first conductive fiber and is pulled in the longitudinal direction. As a result, the stretchable fiber extends in the longitudinal direction. On the other hand, when the application of voltage is stopped, the electric field-responsive gel-like polymer layer attracted to the second conductive fiber returns to the original state, so that the first conductive fiber contracts to the original length. The second conductive fiber receives force from the first conductive fiber and contracts to the original length.

本発明に係る伸縮ファイバーにおいて、前記第1の導電性ファイバーが、導電線と該導電線の周囲を覆う前記電場応答性ゲル状ポリマー層とによって構成されている。   In the stretchable fiber according to the present invention, the first conductive fiber is constituted by a conductive wire and the electric field-responsive gel polymer layer covering the periphery of the conductive wire.

この発明によれば、第1の導電性ファイバーを上記のように構成したので、第1の導電性ファイバーの構造を簡素にすることができる。そのため、第1の導電性ファイバーを容易に製造することが可能である。   According to this invention, since the first conductive fiber is configured as described above, the structure of the first conductive fiber can be simplified. Therefore, it is possible to easily manufacture the first conductive fiber.

(2)上記課題を解決するための本発明に係る伸縮運動する伸縮シートは、上述した本発明に係る伸縮ファイバーが用いられ、前記伸縮ファイバーが、縦方向に直線状に延びる縦ファイバーと、横方向に直線状に延びる横ファイバーとを構成し、前記縦ファイバーと前記横ファイバーとが織り込まれた織物として構成されていることを特徴とする。   (2) The stretchable sheet according to the present invention for solving the above-described problems uses the stretchable fiber according to the present invention described above, and the stretchable fiber includes a longitudinal fiber that extends linearly in the longitudinal direction, and a lateral fiber. A transverse fiber that extends linearly in a direction is formed, and the longitudinal fiber and the transverse fiber are configured as a woven fabric.

この発明によれば、伸縮シートが、伸縮ファイバーからなる縦ファイバーと横ファイバーとにより構成されているので、縦ファイバーと横ファイバーとに電圧を印加したり電圧の印加を停止したりすることによって、伸縮シートを縦方向と横方向の両方向に伸縮させることができる。そのため、この発明によれば、伸縮シートを2次元的に伸縮するアクチュエータとして機能させることができる。   According to this invention, since the stretchable sheet is composed of longitudinal fibers and transverse fibers made of stretchable fibers, by applying a voltage to the longitudinal fibers and the transverse fibers or stopping the application of the voltage, The elastic sheet can be expanded and contracted in both the vertical direction and the horizontal direction. Therefore, according to this invention, an elastic sheet can be functioned as an actuator which expands and contracts two-dimensionally.

本発明に係る他の態様の伸縮運動する伸縮シートは、上述した本発明に係る伸縮ファイバーが用いられ、前記伸縮ファイバーで複数のループを連ねて形成し、該ループ同士を絡めて編み込まれた編物として構成されていることを特徴とする。   The elastic sheet according to another aspect of the present invention, which is stretchable, uses the elastic fiber according to the present invention described above, and is formed by connecting a plurality of loops with the elastic fiber and knitting the loops together. It is comprised as follows.

この発明によれば、伸縮シートが編物として構成されているので、伸縮シートを構成する伸縮ファイバーに電圧を印加した場合、伸縮シートが2次元的に伸縮する。そのため、この発明によれば、伸縮シートを2次元的に伸縮するアクチュエータとして機能させることができる。また、伸縮シートが編物として構成されているので、伸縮シートを柔軟にすることができる。また、編み方に応じて伸縮の程度を自由に設定することができる。   According to this invention, since the stretchable sheet is configured as a knitted fabric, the stretchable sheet expands and contracts two-dimensionally when a voltage is applied to the stretchable fibers constituting the stretchable sheet. Therefore, according to this invention, an elastic sheet can be functioned as an actuator which expands and contracts two-dimensionally. Moreover, since the elastic sheet is configured as a knitted fabric, the elastic sheet can be made flexible. Further, the degree of expansion / contraction can be freely set according to the knitting method.

本発明に係る他の態様の伸縮運動する伸縮シートは、電場応答性ゲル状ポリマー層を有する第1の導電性ファイバーと、前記第1の導電性ファイバーに電場を付与する第2の導電性ファイバーとで織り込まれた織物として構成されていることを特徴とする。   In another embodiment of the present invention, the stretchable sheet is provided with a first conductive fiber having an electric field responsive gel polymer layer, and a second conductive fiber that applies an electric field to the first conductive fiber. It is characterized by being configured as a woven fabric.

この発明によれば、第1の導電性ファイバーと、その第1の導電性ファイバーに電場を付与する第2の導電性ファイバーとで織物が構成されているので、第2の導電性ファイバーに電圧を印加したり電圧の印加を停止したりすることによって、第1の導電性ファイバーを折れ曲がり動作させて伸縮シートを一方向に伸縮させることができる。そのため、この発明によれば、伸縮シートを一方向に伸縮するアクチュエータとして機能させることができる。   According to this invention, since the fabric is composed of the first conductive fiber and the second conductive fiber that applies an electric field to the first conductive fiber, a voltage is applied to the second conductive fiber. By applying the voltage or stopping the voltage application, the first conductive fiber can be bent and the elastic sheet can be expanded and contracted in one direction. Therefore, according to this invention, an elastic sheet can be functioned as an actuator which expands-contracts in one direction.

(4)上記課題を解決するための本発明に係るアシスト装置は、上述した本発明に係る伸縮シートが、衣服として構成されているアシスト装置であって、前記伸縮シートが支援の対象になる動作を起こすための筋肉に対応する位置に少なくとも用いられていることを特徴とする。   (4) An assist device according to the present invention for solving the above-described problem is an assist device in which the above-described stretchable sheet according to the present invention is configured as a clothing, and the stretchable sheet is a target of assistance. It is used at least in a position corresponding to a muscle for causing wrinkles.

この発明によれば、アシスト装置が上記本発明に係る伸縮シートを用いた衣服として構成されているので、伸縮シート自体がアクチュエータとして機能する。そのため、モータ等のアクチュエータを別途に設ける必要がない。また、人の腕や脚にアシスト装置を装着する際に、ベルトを用いたり、面ファスナを用いたりする必要がない。そのため、アシスト装置を着用した人にフィットした感覚を与えることができる。また、アシスト装置が上記本発明に係る伸縮シートを用いて構成されているので、伸縮シートが伸縮する方向及び伸縮する長さを自在に設定することによって、支援しようとする人の動作に適した動きを行わせることができる。   According to this invention, since the assist device is configured as a garment using the stretchable sheet according to the present invention, the stretchable sheet itself functions as an actuator. Therefore, it is not necessary to separately provide an actuator such as a motor. Further, when the assist device is mounted on a person's arm or leg, it is not necessary to use a belt or a hook-and-loop fastener. Therefore, it is possible to give a fit feeling to the person wearing the assist device. In addition, since the assist device is configured using the stretchable sheet according to the present invention, it is suitable for the operation of a person who intends to assist by freely setting the direction in which the stretchable sheet stretches and the length of stretch. You can make it move.

本発明によれば、人にフィットした感覚与えることができ、多様な人の動作を支援することができる伸縮ファイバー、この伸縮ファイバーを用いた伸縮シート及びこの伸縮シートを用いたアシスト装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the stretchable fiber which can give the feeling fitted with the person and can support operation | movement of various people, the stretchable sheet using this stretchable fiber, and the assist apparatus using this stretchable sheet are provided. be able to.

本発明の第1タイプの伸縮ファイバーを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the 1st type elastic fiber of this invention. 第1の導電性ファイバーの構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a 1st electroconductive fiber. 電場応答性ゲル状ポリマー層のメカニズムを説明するための伸縮ファイバーの縦断面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the longitudinal cross-section of the elastic fiber for demonstrating the mechanism of an electric field responsive gel-like polymer layer. 電場応答性ゲル状ポリマー層のメカニズムを説明するための伸縮ファイバーの横断面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross section of the elastic fiber for demonstrating the mechanism of an electric field responsive gel-like polymer layer. 本発明の第2タイプの伸縮ファイバーを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the 2nd type elastic fiber of this invention. 第2タイプの伸縮ファイバーの電場応答性ゲル状ポリマー層のメカニズムを説明するための伸縮ファイバーの横断面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross section of the elastic fiber for demonstrating the mechanism of the electric field response gel-like polymer layer of a 2nd type elastic fiber. 本発明の織物としての伸縮シートを模式的に示した平面図である。It is the top view which showed typically the elastic sheet as a textile fabric of this invention. 本発明の編物としての伸縮シートを模式的に示した平面図である。It is the top view which showed typically the elastic sheet as a knitted fabric of this invention. 本発明のアシスト装置としての衣服を人が装着した態様を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the aspect which the person mounted | weared with the clothes as an assist apparatus of this invention. 図9に示すアシスト装置としての衣類の背面を示す平面図である。It is a top view which shows the back surface of the clothing as an assist apparatus shown in FIG. 本発明のアシスト装置としての衣類を歩行訓練に用いた場合を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the case where the clothing as an assist apparatus of this invention is used for walking training. 本発明のアシスト装置としてのシャツを溶け合い動作に用いた場合を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the case where the shirt as an assist apparatus of this invention is used for a fusion | melting operation | movement. 導電線に電場応答性ゲル状ポリマー層を形成する方法の一例を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically an example of the method of forming an electric field responsive gel-like polymer layer in a conductive wire. 導電線に電場応答性ゲル状ポリマー層を形成する図13とは別の方法を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the method different from FIG. 13 which forms an electric field responsive gel-like polymer layer in a conductive wire. 伸縮シートの作製例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of preparation of an elastic sheet. 図15に示す伸縮シートに用いた第1の導電性ファイバー(電場応答性ゲル状ポリマー層を有するもの)の説明図である。It is explanatory drawing of the 1st electroconductive fiber (what has an electric field responsive gel-like polymer layer) used for the elastic sheet shown in FIG. 図16に示す第1の導電性ファイバーの動作実験の平面写真(A)と正面写真(B)である。FIG. 17 is a plan photograph (A) and a front photograph (B) of an operation experiment of the first conductive fiber shown in FIG. 16. 図17に示す動作実験における電圧印加前(A)と電圧印加後(B)の折れ曲がりの様子を示す正面写真である。It is a front photograph which shows the mode of the bending before voltage application (A) and after voltage application (B) in the operation experiment shown in FIG.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の技術的範囲は、以下の記載や図面にのみ限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The technical scope of the present invention is not limited only to the following description and drawings.

[基本構成]
本発明に係る伸縮ファイバー1(1A,1B)は、図1又は図5に示すように、電場応答性ゲル状ポリマー層13,23を有する第1の導電性ファイバー11,21と、電場応答性ゲル状ポリマー層13,23に電場を与える第2の導電性ファイバー14,24とにより構成されている。これらの伸縮ファイバー1(1A,1B)は、第1の導電性ファイバー11,21が第2の導電性ファイバー14,24に巻かれることによって構成されている。図1に示す伸縮ファイバー1Aでは、第1の導電性ファイバー11と第2の導電性ファイバー14とが第1の導電性ファイバー11及び第2の導電性ファイバー14の長手方向において部分的に接触している形態である。図5に示す伸縮ファイバー1Bでは、第2の導電性ファイバー24が第1の導電性ファイバー21の外周に巻かれることによって、第1の導電性ファイバー21及び第2の導電性ファイバー24の長手方向の全体で接触している形態である。
[Basic configuration]
The stretchable fiber 1 (1A, 1B) according to the present invention includes, as shown in FIG. 1 or FIG. 5, first conductive fibers 11 and 21 having electric field responsive gel polymer layers 13 and 23, and electric field responsiveness. It is comprised by the 2nd electroconductive fibers 14 and 24 which give an electric field to the gel-like polymer layers 13 and 23. FIG. These stretchable fibers 1 (1A, 1B) are configured by winding first conductive fibers 11, 21 around second conductive fibers 14, 24. In the stretchable fiber 1 </ b> A shown in FIG. 1, the first conductive fiber 11 and the second conductive fiber 14 are partially in contact with each other in the longitudinal direction of the first conductive fiber 11 and the second conductive fiber 14. It is a form. In the stretchable fiber 1 </ b> B shown in FIG. 5, the second conductive fiber 24 is wound around the outer periphery of the first conductive fiber 21, whereby the longitudinal direction of the first conductive fiber 21 and the second conductive fiber 24 is obtained. It is the form which is contacting in the whole.

なお、本願において、「ファイバー」とは、紐状の素材を示す意味で用いており、線(線材)やワイヤーと言い換えてもよい。したがって、伸縮ファイバーや導電性ファイバーは、伸縮線(伸縮ワイヤー)や導電性線材(導電性ワイヤー)と言い換えてもよい。   In addition, in this application, "fiber" is used in the meaning which shows a string-like raw material, and may be paraphrased with a wire (wire) and a wire. Therefore, the stretchable fiber and the conductive fiber may be rephrased as a stretchable wire (stretchable wire) or a conductive wire (conductive wire).

本発明に係る伸縮シート30(30A,30B)は、図7又は図8に示すように、前記した伸縮ファイバー1(1A,1B)が織り込まれることによって形成された織物(図7参照)、又は伸縮ファイバー1(1A,1B)が編み込まれることによって形成された編物(図8参照)である。   The stretchable sheet 30 (30A, 30B) according to the present invention is, as shown in FIG. 7 or 8, a woven fabric (see FIG. 7) formed by weaving the stretchable fibers 1 (1A, 1B) described above, or It is a knitted fabric (see FIG. 8) formed by knitting stretchable fibers 1 (1A, 1B).

本発明に係るアシスト装置50,70は、例えば、図9及び図12に示すように、前記した伸縮シート30(30A,30B)が、支援の対象になる動作を起こすための筋肉に対応する位置に少なくとも用いられた衣服として構成されている。   For example, as shown in FIGS. 9 and 12, the assist devices 50 and 70 according to the present invention are positions where the stretchable sheet 30 (30 </ b> A and 30 </ b> B) corresponds to a muscle for causing an action to be supported. It is configured as a garment used at least.

上記の構成を有する伸縮ファイバー1(1A,1B)、この繊維により構成された伸縮シート30(30A,30B)及びこの伸縮シート30(30A,30B)を用いたアシスト装置50,70によれば、人にフィットした感覚与えることができ、多様な人の動作を支援することができるという特有の効果を奏する。以下、これら本発明の具体的な構成について、適宜に図面を参照しつつ説明する。   According to the stretchable fiber 1 (1A, 1B) having the above configuration, the stretchable sheet 30 (30A, 30B) composed of this fiber, and the assist devices 50, 70 using the stretchable sheet 30 (30A, 30B), It has a unique effect that it can give a feeling that fits people and can support the movement of various people. Hereinafter, specific configurations of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate.

[伸縮ファイバー]
伸縮ファイバー1は、2つのタイプを包含する。第1タイプの伸縮ファイバー1Aは、第1の導電性ファイバー11が第2の導電性ファイバー14に巻かれると共に、第2の導電性ファイバー14が第1の導電性ファイバー11に巻かれ、螺旋状をなしている。なお、第1タイプの伸縮ファイバー1Aを、以下では、「撚り線構造」の伸縮ファイバー1Aということがある。第2タイプの伸縮ファイバー1Bは、第2の導電性ファイバー24が中心に位置し、第1の導電性ファイバー21が第2の導電性ファイバー24の外周に螺旋状に巻かれた構造をなしている。なお、第2タイプの伸縮ファイバー1Bを、以下では、「カバードヤーン構造」の伸縮ファイバー1Bということがある。
[Expandable fiber]
The stretchable fiber 1 includes two types. In the first type of stretchable fiber 1A, the first conductive fiber 11 is wound around the second conductive fiber 14, and the second conductive fiber 14 is wound around the first conductive fiber 11 to form a spiral shape. I am doing. Hereinafter, the first type of stretchable fiber 1A may be referred to as a “strand structure” stretchable fiber 1A. The second type stretchable fiber 1B has a structure in which the second conductive fiber 24 is located at the center and the first conductive fiber 21 is spirally wound around the outer periphery of the second conductive fiber 24. Yes. Hereinafter, the second type of stretchable fiber 1B may be referred to as a “covered yarn structure” stretchable fiber 1B.

〈第1タイプの伸縮ファイバー〉
第1タイプの伸縮ファイバー1Aは、撚り線構造をなしている。この伸縮ファイバー1Aは、第1の導電性ファイバー11と第2の導電性ファイバー14とが互いに相手方に巻かれて、螺旋状の構造をなしている。第1の導電性ファイバー11と第2の導電性ファイバー14とは、第1の導電性ファイバー11及び第2の導電性ファイバー14の長手方向に間隔を空けた複数の位置で接触している。以下、第1の導電性ファイバー11と第2の導電性ファイバー14とが接触している複数の部分を「接触部15」という。接触部15と接触部15との間では、第1の導電性ファイバー11と第2の導電性ファイバー14との間に隙間が存在する。
<First type elastic fiber>
The first type of stretchable fiber 1A has a stranded wire structure. The stretchable fiber 1A has a spiral structure in which a first conductive fiber 11 and a second conductive fiber 14 are wound around each other. The first conductive fiber 11 and the second conductive fiber 14 are in contact with each other at a plurality of positions spaced in the longitudinal direction of the first conductive fiber 11 and the second conductive fiber 14. Hereinafter, a plurality of portions where the first conductive fiber 11 and the second conductive fiber 14 are in contact are referred to as “contact portions 15”. Between the contact portion 15 and the contact portion 15, a gap exists between the first conductive fiber 11 and the second conductive fiber 14.

第1の導電性ファイバー11は、図2に示すように、導電性を有する材料を備えた導電線12と、この導電線12の周囲を覆う電場応答性ゲル状ポリマー層13とによって構成されている。導電線12は導電性を有していればよく、導電線12自体が伸縮することは必須ではない。また、第2の導電性ファイバー14は、導電性を有していればよく、第2の導電性ファイバー14自体が伸縮することは必須ではない。   As shown in FIG. 2, the first conductive fiber 11 is composed of a conductive wire 12 including a conductive material and an electric field responsive gel polymer layer 13 covering the periphery of the conductive wire 12. Yes. The conductive wire 12 only needs to have conductivity, and it is not essential that the conductive wire 12 itself expands and contracts. Moreover, the 2nd conductive fiber 14 should just have electroconductivity, and it is not essential for 2nd conductive fiber 14 itself to expand-contract.

以下、伸縮ファイバー1が伸縮するメカニズムについて、図3及び図4を参照して説明する。図3及び図4では、伸縮ファイバー1として、図1に示す第1タイプの伸縮ファイバー1Aを使用し、第1の導電性ファイバー11を陰極線とし、第2の導電性ファイバー14を陽極線とした場合を例に示している。なお、図3及び図4は、第1の導電性ファイバー11と第2の導電性ファイバー14とが接触する接触部15を模式的に示している。また、図3は伸縮ファイバー1Aの縦断面を表し、図4は伸縮ファイバー1Aの横断面を表しているが、理解を容易にするために、ハッチングの記載は省略している。   Hereinafter, the mechanism by which the elastic fiber 1 expands and contracts will be described with reference to FIGS. 3 and 4. 3 and 4, the first type of stretchable fiber 1 </ b> A shown in FIG. 1 is used as the stretchable fiber 1, the first conductive fiber 11 is a cathode wire, and the second conductive fiber 14 is an anode wire. The case is shown as an example. 3 and 4 schematically show the contact portion 15 where the first conductive fiber 11 and the second conductive fiber 14 are in contact with each other. FIG. 3 shows a longitudinal section of the stretchable fiber 1A, and FIG. 4 shows a transverse section of the stretchable fiber 1A, but hatching is omitted for easy understanding.

伸縮ファイバー1Aに電圧が印加されていない場合、図3(A)及び図4(A)に示すように、電場応答性ゲル状ポリマー層13は、ポリマーが均一に分散し、ゲル状態をなしている。この電場応答性ゲル状ポリマー層13は、伸縮ファイバー1Aに電圧が印加されず、電場応答性ゲル状ポリマー層13に電場が形成されていない。   When no voltage is applied to the stretchable fiber 1A, as shown in FIGS. 3 (A) and 4 (A), the electric field responsive gel-like polymer layer 13 is uniformly dispersed in a gel state. Yes. In the electric field responsive gel polymer layer 13, no voltage is applied to the stretchable fiber 1 </ b> A, and no electric field is formed in the electric field responsive gel polymer layer 13.

伸縮ファイバー1Aに電圧が印加されると、電場が電場応答性ゲル状ポリマー層13に与えられる。電場が与えられると、図3(B)及び図4(B)に示すように、陰極線12から電場応答性ゲル状ポリマー層13に電子が注入され、注入された電子は陽極として用いられている第2の導電性ファイバー14近傍の電場応答性ゲルポリマー層13に移動し、且つ蓄積する。   When a voltage is applied to the stretchable fiber 1 </ b> A, an electric field is applied to the electric field responsive gel polymer layer 13. When an electric field is applied, as shown in FIG. 3B and FIG. 4B, electrons are injected from the cathode line 12 into the electric field responsive gel polymer layer 13, and the injected electrons are used as the anode. It moves to the electric field responsive gel polymer layer 13 in the vicinity of the second conductive fiber 14 and accumulates.

その結果、陽極である第2の導電性ファイバー近傍の電場応答性ゲル状ポリマー層13と第2の導電性ファイバー14との間に静電気的付着力が発生し、図3(C)及び図4(C)に示すように、電場応答性ゲル状ポリマー層13自体が第2の導電性ファイバー14の周囲に引き寄せられる。電場応答性ゲル状ポリマー層13自体が第2の導電性ファイバー14の周囲に引き寄せられる作用は、第1の導電性ファイバー11を長手方向に引っ張る引張力を与える。   As a result, an electrostatic adhesive force is generated between the electric field responsive gel polymer layer 13 and the second conductive fiber 14 in the vicinity of the second conductive fiber that is the anode, and FIGS. As shown in (C), the electric field responsive gel polymer layer 13 itself is drawn around the second conductive fiber 14. The action of the electric field responsive gel-like polymer layer 13 itself being drawn around the second conductive fiber 14 gives a tensile force that pulls the first conductive fiber 11 in the longitudinal direction.

一方、伸縮ファイバー1Aに対する電圧の印加を停止した場合、電場応答性ゲル状ポリマー層13に与えられていた電場は消滅する。電場が消滅すると、電場応答性ゲル状ポリマー層13内への電子の移動及び蓄積が解消され、電場応答性ゲル状ポリマー層13と第2の導電性ファイバー14との間の静電気的付着力はなくなる。その結果、第2の導電性ファイバー14の周囲に引き寄せられていた電場応答性ゲル状ポリマー層13は、第2の導電性ファイバー14の周囲から離れる方向に移動し、第1の導電性ファイバー11の導電線12の周囲を覆う形態に復元する(図3(A)及び図4(A)を参照)。また、第1の導電性ファイバー11に生じていた引張力が消滅する。   On the other hand, when the application of voltage to the stretchable fiber 1A is stopped, the electric field applied to the electric field responsive gel polymer layer 13 disappears. When the electric field disappears, the movement and accumulation of electrons in the electric field responsive gel polymer layer 13 are eliminated, and the electrostatic adhesion force between the electric field responsive gel polymer layer 13 and the second conductive fiber 14 is Disappear. As a result, the electric field responsive gel-like polymer layer 13 drawn around the second conductive fiber 14 moves away from the periphery of the second conductive fiber 14, and the first conductive fiber 11. Is restored to a form covering the periphery of the conductive wire 12 (see FIGS. 3A and 4A). In addition, the tensile force generated in the first conductive fiber 11 disappears.

電場応答性ゲル状ポリマー層13が、上記のように作用した場合、伸縮ファイバー1Aは、以下に説明するように、長手方向に伸縮する。   When the electric field responsive gel polymer layer 13 acts as described above, the elastic fiber 1A expands and contracts in the longitudinal direction as described below.

第1タイプの伸縮ファイバー1Aの作用について、図1を再び参照して説明する。図1(A)は、伸縮ファイバー1Aに電圧が印加されず、電場応答性ゲル状ポリマー層13に電場が与えられていないときの形態を示している。この図1(A)に示した伸縮ファイバー1Aは、各接触部15同士の間で、第1の導電性ファイバー11と第2の導電性ファイバー14との間に広い隙間が存在する。   The operation of the first type of stretchable fiber 1A will be described with reference to FIG. 1 again. FIG. 1A shows a form in which no voltage is applied to the stretchable fiber 1A and no electric field is applied to the electric field responsive gel polymer layer 13. In the stretchable fiber 1 </ b> A shown in FIG. 1A, there is a wide gap between the first conductive fiber 11 and the second conductive fiber 14 between the contact portions 15.

この伸縮ファイバー1Aに電圧を印加したとき、各接触部15で、電場応答性ゲル状ポリマー層13に電場が与えられる。電場が与えられると、第1の導電性ファイバー11の電場応答性ゲル状ポリマー層13は、各接触部15で、第2の導電性ファイバー14に引き寄せられる。そのため、引張力が第1の導電性ファイバー11の長手方向に発生する。また、第2の導電性ファイバー14は、接触部15で第1の導電性ファイバー11に接続されているので、第1の導電性ファイバー11の引張力が接触部15で第2の導電性ファイバーに伝達され、第2導電性ファイバー14にも引張力が作用する。   When a voltage is applied to the stretchable fiber 1 </ b> A, an electric field is applied to the electric field responsive gel polymer layer 13 at each contact portion 15. When an electric field is applied, the electric field responsive gel-like polymer layer 13 of the first conductive fiber 11 is attracted to the second conductive fiber 14 at each contact portion 15. Therefore, a tensile force is generated in the longitudinal direction of the first conductive fiber 11. Further, since the second conductive fiber 14 is connected to the first conductive fiber 11 at the contact portion 15, the tensile force of the first conductive fiber 11 is the second conductive fiber at the contact portion 15. The tensile force acts on the second conductive fiber 14 as well.

引張力が第1の導電性ファイバー11と第2の導電性ファイバー14とに作用した場合、第1の導電性ファイバー11と第2の導電性ファイバー14と間に存在する隙間が小さくなる。その結果、伸縮ファイバー1Aは、図1(B)に示すように、長手方向に伸びる。   When the tensile force acts on the first conductive fiber 11 and the second conductive fiber 14, the gap existing between the first conductive fiber 11 and the second conductive fiber 14 becomes small. As a result, the stretchable fiber 1A extends in the longitudinal direction as shown in FIG.

一方、電圧の印加を停止し、電場応答性ゲル状ポリマー層13に与えられていた電場を消滅させると、接触部15で第2の導電性ファイバー14に引き寄せられていた第1の導電性ファイバー11の電場応答性ゲル状ポリマー層13は、第2の導電性ファイバー14から離れる方向に移動する。そのため、第1の導電性ファイバー11に発生していが引張力は消滅する。引張力が消滅することによって、伸縮ファイバー1Aは、接触部15同士の間に存在する隙間が広げられる。その結果、伸縮ファイバー1Aは、図1(A)に示すように、長手方向に縮む。   On the other hand, when the application of voltage is stopped and the electric field applied to the electric field responsive gel polymer layer 13 is extinguished, the first conductive fiber attracted to the second conductive fiber 14 at the contact portion 15 is removed. The eleven electric field responsive gel polymer layers 13 move away from the second conductive fibers 14. Therefore, the tensile force disappears even though it is generated in the first conductive fiber 11. As the tensile force disappears, the stretchable fiber 1 </ b> A expands the gap that exists between the contact portions 15. As a result, the stretchable fiber 1A shrinks in the longitudinal direction as shown in FIG.

以上のように、第1タイプの伸縮ファイバー1Aは、その長手方向に伸縮するアクチュエータとして機能する。   As described above, the first type of stretchable fiber 1A functions as an actuator that stretches in the longitudinal direction.

〈第2タイプの伸縮ファイバー〉
第2タイプの伸縮ファイバー1Bは、図5に示すように、カバードヤーン構造をなしている。この伸縮ファイバー1Bは、中心に位置する第2の導電性ファイバー24と、この第2の導電性ファイバー24の外周に巻かれた第1の導電性ファイバー21とにより構成されている。第1の導電性ファイバー21は、第2の導電性ファイバー24の長手方向に螺旋状をなして第2の導電性ファイバー24の外周に巻かれている。隣り合う第1の導電性ファイバー21同士は、相互に接触している。
<Second type of stretchable fiber>
As shown in FIG. 5, the second type of stretchable fiber 1B has a covered yarn structure. The stretchable fiber 1 </ b> B includes a second conductive fiber 24 located at the center and a first conductive fiber 21 wound around the outer periphery of the second conductive fiber 24. The first conductive fiber 21 is wound around the outer periphery of the second conductive fiber 24 in a spiral shape in the longitudinal direction of the second conductive fiber 24. Adjacent first conductive fibers 21 are in contact with each other.

第1の導電性ファイバー21及び第2導電性ファイバー24の各々の構造自体は、第1の導電性ファイバー11及び第2の導電性ファイバー14の構造とそれぞれ同様である。ただし、伸縮ファイバー1Bは、図5に示すように、第1の導電性ファイバー21及び第2の導電性ファイバー24が伸縮する構造をなしている。そのため、第1の導電性ファイバー21の導電線22及び、第2の導電性ファイバー24は、伸縮性を有している。   The structures of the first conductive fiber 21 and the second conductive fiber 24 are the same as the structures of the first conductive fiber 11 and the second conductive fiber 14, respectively. However, the stretchable fiber 1B has a structure in which the first conductive fiber 21 and the second conductive fiber 24 are stretched as shown in FIG. Therefore, the conductive wire 22 and the second conductive fiber 24 of the first conductive fiber 21 have stretchability.

伸縮ファイバー1Bは、第1の伸縮ファイバー1Aと同様に、長手方向に伸縮し、伸縮ファイバー1B自体でアクチュエータとして機能する。伸縮ファイバー1Bについても、電場応答性ゲル状ポリマー層13のメカニズムは、図3を参照して説明したメカニズムと同様である。電場応答性ゲル状ポリマー層23の作用及び伸縮ファイバー1Bが長手方向に伸縮する作用について、図5及び図6を参照して、以下に説明する。   The stretchable fiber 1B is stretched in the longitudinal direction like the first stretchable fiber 1A, and the stretchable fiber 1B itself functions as an actuator. Regarding the stretchable fiber 1B, the mechanism of the electric field responsive gel polymer layer 13 is the same as the mechanism described with reference to FIG. The action of the electric field responsive gel polymer layer 23 and the action of the elastic fiber 1B extending and contracting in the longitudinal direction will be described below with reference to FIGS.

図5(A)は、伸縮ファイバー1Bに電圧が印加されず、電場応答性ゲル状ポリマー層23に電場が与えられていないときの形態を示している。電場応答性ゲル状ポリマー層23に電場が与えられていないとき、図6(A)に示すように、電場応答性ゲル状ポリマー層23は、ポリマーが均一に分散し、ゲル状態をなしている。   FIG. 5A shows a form in which no voltage is applied to the stretchable fiber 1B and no electric field is applied to the electric field responsive gel polymer layer 23. FIG. When an electric field is not applied to the electric field responsive gel polymer layer 23, as shown in FIG. 6A, the electric field responsive gel polymer layer 23 has a gel state in which the polymer is uniformly dispersed. .

この伸縮ファイバー1Bに電圧を印加し、電場応答性ゲル状ポリマー層23に電場を与えたとき、電場が電場応答性ゲル状ポリマー層23に与えられる。電場が与えられると、陰極線22から電場応答性ゲル状ポリマー層23に電子が注入され、注入された電子は陽極として用いられている第2の導電性ファイバー24近傍の電場応答性ゲルポリマー層23に移動し、且つ蓄積する。その結果、陽極である第2の導電性ファイバー近傍の電場応答性ゲル状ポリマー層23と第2の導電性ファイバー24との間に静電気的付着力が発生し、図6(B)に示すように、電場応答性ゲル状ポリマー層12自体が第2の導電性ファイバー24に引き寄せられる。その際、第1の導電性ファイバー21の電場応答性ゲル状ポリマー層23が、全体として扁平又は略扁平に変形する。   When a voltage is applied to the stretchable fiber 1B and an electric field is applied to the electric field responsive gel polymer layer 23, an electric field is applied to the electric field responsive gel polymer layer 23. When an electric field is applied, electrons are injected from the cathode line 22 into the electric field responsive gel polymer layer 23, and the injected electrons are an electric field responsive gel polymer layer 23 near the second conductive fiber 24 used as an anode. And accumulate. As a result, an electrostatic adhesive force is generated between the electric field-responsive gel polymer layer 23 in the vicinity of the second conductive fiber that is the anode and the second conductive fiber 24, as shown in FIG. 6B. In addition, the electric field-responsive gel polymer layer 12 itself is attracted to the second conductive fiber 24. At that time, the electric field responsive gel polymer layer 23 of the first conductive fiber 21 is deformed flat or substantially flat as a whole.

そのため、引張力が第1の導電性ファイバー21の長手方向に発生する。この引張力は、第1の導電性ファイバー21を長手方向に伸ばす。第2の導電性ファイバー24は、第1の導電性ファイバー21に巻かれているので、第1の導電性ファイバー21が伸びることに伴って、長手方向に伸びる。その結果、伸縮ファイバー1Bは、図5(B)に示すように、長手方向に伸びる。   Therefore, a tensile force is generated in the longitudinal direction of the first conductive fiber 21. This tensile force stretches the first conductive fiber 21 in the longitudinal direction. Since the second conductive fiber 24 is wound around the first conductive fiber 21, it extends in the longitudinal direction as the first conductive fiber 21 extends. As a result, the stretchable fiber 1B extends in the longitudinal direction as shown in FIG.

一方、伸縮ファイバー1Bに電圧を印加することを停止し、電場応答性ゲル状ポリマー層23に与えられていた電場が消滅したとき、第2の導電性ファイバー24に引き寄せられていた第1の導電性ファイバー21の電場応答性ゲル状ポリマー層23は、第2の導電性ファイバー24から離れる方向に移動しながら元の状態に戻る。そのため、第1の導電性ファイバー21に発生していが引張力は消滅する。引張力が消滅することによって、長手方向に伸ばされていた第1の導電性ファイバー21は、もとの形態に復帰する。第2の導電性ファイバー24は、第1の導電性ファイバー21が元の形態に戻ることに伴って、元の形態に復帰する。その結果、伸縮ファイバー1Bは、図3(A)に示すように、長手方向に縮む。   On the other hand, when the application of voltage to the stretchable fiber 1B is stopped and the electric field applied to the electric field responsive gel polymer layer 23 disappears, the first conductive that has been attracted to the second conductive fiber 24 is removed. The electric field responsive gel polymer layer 23 of the conductive fiber 21 returns to the original state while moving in a direction away from the second conductive fiber 24. Therefore, the tensile force disappears even though it is generated in the first conductive fiber 21. As the tensile force disappears, the first conductive fiber 21 stretched in the longitudinal direction returns to its original form. The second conductive fiber 24 returns to the original form as the first conductive fiber 21 returns to the original form. As a result, the stretchable fiber 1B shrinks in the longitudinal direction as shown in FIG.

以上のように、伸縮ファイバー1Bは、伸縮ファイバー1B自体がアクチュエータとして機能する。なお、伸縮ファイバー1Bが伸縮したときに、第1の導電性ファイバー21がたるみ、第2の導電性ファイバー24との間に隙間が生じることがないように、伸縮ファイバーBを構成することが必要である。そのためには、第1の導電性ファイバー21は、長手方向に小さな張力を与えて第2の導電性ファイバーの外周に巻き付けるとよい。また、伸縮ファイバー1Bが伸縮したときに、第1の導電性ファイバー21が第2の導電性ファイバー24の長手方向の端部からはみ出すことがないように、伸縮ファイバー1Bを構成することも必要である。そのためには、伸縮ファイバー1Bの長手方向の両端において、第1導電性ファイバー21の長手方向の両端が、この第1導電性ファイバー21に巻かれた第2導電性ファイバー24の端部よりも外側に延びた形態に伸縮ファイバー1Bを構成するとよい。   As described above, in the stretchable fiber 1B, the stretchable fiber 1B itself functions as an actuator. It should be noted that it is necessary to configure the stretchable fiber B so that when the stretchable fiber 1B is stretched, the first conductive fiber 21 is slack and no gap is formed between the second conductive fiber 24. It is. For this purpose, the first conductive fiber 21 may be wound around the outer periphery of the second conductive fiber by applying a small tension in the longitudinal direction. Further, it is also necessary to configure the stretchable fiber 1B so that the first conductive fiber 21 does not protrude from the end portion in the longitudinal direction of the second conductive fiber 24 when the stretchable fiber 1B is stretched. is there. For this purpose, at both ends in the longitudinal direction of the stretchable fiber 1B, both ends in the longitudinal direction of the first conductive fiber 21 are outside the end of the second conductive fiber 24 wound around the first conductive fiber 21. The stretchable fiber 1 </ b> B may be configured in a form extending in a straight line.

なお、これまでに説明した第1の導電性ファイバー11,21は、導電線12,22と導電線12,22の周囲を覆う電場応答性ゲル状ポリマー層13,23とで構成されている。そのため、第1の導電性ファイバー11,21の構造が簡素であり、第1の導電性ファイバー11,21を容易に製造することが可能である。なお、第1の導電性ファイバー11,21の具体的な製造方法は、後に詳細に説明する。   The first conductive fibers 11 and 21 described so far are composed of the conductive wires 12 and 22 and the electric field responsive gel polymer layers 13 and 23 covering the periphery of the conductive wires 12 and 22. Therefore, the structure of the first conductive fibers 11 and 21 is simple, and the first conductive fibers 11 and 21 can be easily manufactured. In addition, the specific manufacturing method of the 1st electroconductive fibers 11 and 21 is demonstrated in detail later.

[伸縮ファイバーにより構成された伸縮シート]
伸縮シート30は、前記した本発明に係る第1タイプの伸縮ファイバー1Aや、第2タイプの伸縮ファイバー1Bを用いて構成されている。この伸縮シート30は、織物の伸縮シート30Aと編物の伸縮シート30Bとを包含する。なお、織物は、平行をなす複数の縦ファイバーと平行をなす複数の横ファイバーとが、共に直線状をなしており、縦ファイバーと横ファイバーとが相互に直交して形成された伸縮シートである。ただし、平行をなす複数の縦ファイバーの間に隙間があるもの、及び平行をなす複数の横ファイバーの間に隙間があるものもここでは、織物として扱う。一方、編物は、伸縮ファイバーで複数のループを連ねて形成し、ループ同士を絡めて編み込まれた伸縮シートをいう。編物である伸縮シートに使用される繊維は、1本でもよく、複数本でもよい。
[Elastic sheet composed of elastic fiber]
The stretchable sheet 30 is configured using the first type stretchable fiber 1A and the second type stretchable fiber 1B according to the present invention. The stretchable sheet 30 includes a woven stretchable sheet 30A and a knitted stretchable sheet 30B. The woven fabric is a stretchable sheet in which a plurality of parallel vertical fibers and a plurality of parallel horizontal fibers are both linear, and the vertical fibers and the horizontal fibers are formed orthogonal to each other. . However, those having a gap between a plurality of parallel longitudinal fibers and those having a gap between a plurality of parallel horizontal fibers are also treated as a fabric here. On the other hand, a knitted fabric refers to a stretchable sheet formed by connecting a plurality of loops with stretchable fibers and knitting the loops together. One or more fibers may be used for the stretch sheet which is a knitted fabric.

〈織物である伸縮シート〉
織物である伸縮シート30Aは、図7に示すように、平行をなす複数の縦ファイバー2と平行をなす複数の横ファイバー3とにより構成されている。なお、縦ファイバー2及び横ファイバー3は、前記した本発明に係る伸縮ファイバー1(1A,1B)である。横ファイバー3と縦ファイバー2とは直交している。織物である伸縮シート30Aでは、横ファイバー3が縦ファイバー2の上に配置される部位と、横ファイバー3が縦ファイバー2の下側に配置される部位とが、縦方向及び横方向に交互に現れる。なお、伸縮ファイバー1を用いた伸縮シート30Aの織り方は特に限定がなく、図7に示した平織り構造のほかに、例えば、綾織り、しゅす織り等も選択できる。
<Elastic sheet as a fabric>
As shown in FIG. 7, the stretchable sheet 30A, which is a woven fabric, is composed of a plurality of parallel vertical fibers 2 and a plurality of parallel horizontal fibers 3. The vertical fiber 2 and the horizontal fiber 3 are the stretchable fibers 1 (1A, 1B) according to the present invention described above. The horizontal fiber 3 and the vertical fiber 2 are orthogonal to each other. In the stretchable sheet 30 </ b> A that is a woven fabric, a part where the horizontal fiber 3 is arranged on the vertical fiber 2 and a part where the horizontal fiber 3 is arranged below the vertical fiber 2 are alternately arranged in the vertical direction and the horizontal direction. appear. The weaving method of the stretchable sheet 30A using the stretchable fiber 1 is not particularly limited. For example, a twill weave or a weave weave can be selected in addition to the plain weave structure shown in FIG.

伸縮シート30Aの周囲は、電極31,32,33,34が配置されている。図7の上側に位置する電極31と右側に位置する電極32は陽極(正極)である。図7の下側に位置する電極33と左側に位置する電極34は陰極(負極)である。図7において、縦ファイバー2の上端は陽極31に接続され、縦ファイバー2の下端は陰極33に接続されている。一方、横ファイバー3の右端は陽極32に接続され、横ファイバー3の左端は陰極34に接続されている。この電極31,32,33,34は、図示しない電源に接続されており、縦ファイバー2及び横ファイバー3に同時に電圧を印加することもできるし、別々に電圧を印加することもできる。   Electrodes 31, 32, 33, and 34 are disposed around the stretchable sheet 30A. The electrode 31 located on the upper side and the electrode 32 located on the right side in FIG. 7 are anodes (positive electrodes). The electrode 33 located on the lower side in FIG. 7 and the electrode 34 located on the left side are cathodes (negative electrodes). In FIG. 7, the upper end of the longitudinal fiber 2 is connected to the anode 31, and the lower end of the longitudinal fiber 2 is connected to the cathode 33. On the other hand, the right end of the horizontal fiber 3 is connected to the anode 32, and the left end of the horizontal fiber 3 is connected to the cathode 34. The electrodes 31, 32, 33, and 34 are connected to a power source (not shown), and a voltage can be applied to the vertical fiber 2 and the horizontal fiber 3 simultaneously, or voltages can be applied separately.

伸縮シート30Aは、上下の電極31,33から縦ファイバー2に対して電圧が印加されたとき、上下方向に伸びる。一方、縦ファイバー2に対して電圧31,33からの電圧の印加を停止したとき、上下方向に縮む。また、伸縮シート30Aは、左右の電極32,34から横ファイバー3に対して電圧が印加されたとき、左右方向に伸びる。一方、横ファイバー3に対して電圧の印加を停止したとき、左右方向に縮む。上下に伸縮する長さと左右に伸縮する長さとは、印加する電圧で自由に調整することができる。そのため、伸縮シート30Aは、上下に伸縮する長さと左右に伸縮する長さとが同じになるように調整したり、上下に伸縮する長さを左右に伸縮する長さよりも長くなるように又は短くなるように調整したりすることができる。   The stretchable sheet 30 </ b> A extends in the vertical direction when a voltage is applied to the vertical fiber 2 from the upper and lower electrodes 31 and 33. On the other hand, when the application of voltages from the voltages 31 and 33 to the vertical fiber 2 is stopped, the vertical fiber 2 contracts in the vertical direction. The stretchable sheet 30 </ b> A extends in the left-right direction when a voltage is applied to the lateral fiber 3 from the left and right electrodes 32, 34. On the other hand, when the application of voltage to the lateral fiber 3 is stopped, the lateral fiber 3 contracts in the left-right direction. The length that expands and contracts in the vertical direction and the length that expands and contracts in the left and right directions can be freely adjusted by the applied voltage. Therefore, the length of the stretchable sheet 30A is adjusted so that the length that stretches vertically is the same as the length that stretches horizontally, or the length that stretches vertically is longer or shorter than the length that stretches horizontally. Can be adjusted as follows.

また、伸縮シート30Aは、場所によって異なる種類の縦ファイバー2や横ファイバー3を用いて構成することもできる。例えば、伸縮シート30の中央の領域に位置する縦ファイバー2は、伸縮性が相対的に低い伸縮ファイバー1を用い、その両側の領域に位置する縦ファイバー2は、伸縮性が相対的に高い伸縮ファイバー1を用いて伸縮シート30を構成することができる。伸縮性が相対的に高い伸縮ファイバー1と伸縮性が相対的に低い伸縮シートとで構成された伸縮シート30Aは、伸縮シートAの伸縮ファイバー1に印加したり停止したりする電圧の値が同じであっても、伸縮シート30Aには、相対的に大きく伸縮する領域と相対的に小さく伸縮する領域とを形成させることができる。   The stretchable sheet 30A can also be configured using different types of vertical fibers 2 and horizontal fibers 3 depending on the location. For example, the vertical fiber 2 located in the central region of the stretchable sheet 30 uses the stretchable fiber 1 having relatively low stretchability, and the vertical fiber 2 located in the regions on both sides of the stretchable fiber 30 stretches relatively high in stretchability. The elastic sheet 30 can be configured using the fiber 1. The stretchable sheet 30A composed of the stretchable fiber 1 having a relatively high stretchability and the stretchable sheet having a relatively low stretchability has the same voltage value applied to or stopped from the stretchable fiber 1 of the stretchable sheet A. Even so, the stretchable sheet 30A can be formed with a region that stretches relatively large and a region that stretches relatively small.

〈編物である伸縮シート〉
編物である伸縮シート30Bは、図8に示すように、前記した本発明に係る伸縮ファイバー1で複数のループを連ねて形成し、ループ同士を絡めて編み込まれている。伸縮シート30Bは、1本の伸縮ファイバー1を編み込んで形成したり、複数本の伸縮ファイバー1を編み込んで形成したりすることができる。なお、図8は、よこメリヤス平編によって編まれた伸縮シート30Bを1つの例として示している。ただし、編物である伸縮シート30Bの編み方は、特に限定されない。編物である伸縮シート30Bは、横編みで伸縮ファイバー1を編み込んでもよいし、縦編みで伸縮ファイバー1を編み込んでもよい。横編みとしては、例えば、天竺編み、リブ編み(フライス編み又はゴム編みともいう。)及びパール編み(リンクス編み又はガーター編みともいう。)を挙げることができる。縦編みとしては、例えば、トリコット編み及びアトラス編みを挙げることができる。編み方は、伸縮シート30Bの用途に応じて、上記の編み方の中から適宜に選択することができる。
<Elastic sheet that is knitted>
As shown in FIG. 8, the stretchable sheet 30B, which is a knitted fabric, is formed by connecting a plurality of loops with the stretchable fiber 1 according to the present invention, and knitting the loops together. The stretchable sheet 30B can be formed by weaving one stretchable fiber 1 or by weaving a plurality of stretchable fibers 1. FIG. 8 shows an example of a stretchable sheet 30B knitted by a weft knit flat knitting. However, the method of knitting the elastic sheet 30B that is a knitted fabric is not particularly limited. The stretchable sheet 30B, which is a knitted fabric, may be knitted with the stretchable fiber 1 by weft knitting, or may be knitted with the stretchable fiber 1 by warp knitting. Examples of the weft knitting include tenshi knitting, rib knitting (also referred to as milling knitting or rubber knitting) and pearl knitting (also referred to as linking knitting or garter knitting). Examples of warp knitting include tricot knitting and atlas knitting. The knitting method can be appropriately selected from the above knitting methods according to the use of the stretchable sheet 30B.

編物である伸縮シート30Bでは、伸縮ファイバー1のループ同士を相互に絡めた部分に空間が形成される。空間が形成された部分では、伸縮ファイバーが自在に変形するためループの部分が弾性的に変形する。編物である伸縮シート30Bは、ループ同士を相互に絡めた部分が複数連ねて形成されている。そのため、編物である伸縮シート30Bは、弾性的に変形する部分が伸縮シート30Bの全体に存在するため、高い伸縮性を備えている。   In the stretchable sheet 30 </ b> B that is a knitted fabric, a space is formed at a portion where the loops of the stretchable fiber 1 are entangled with each other. In the portion where the space is formed, the stretchable fiber is freely deformed, so that the loop portion is elastically deformed. The elastic sheet 30B, which is a knitted fabric, is formed by connecting a plurality of portions in which loops are entangled with each other. Therefore, the elastic sheet 30B, which is a knitted fabric, has a high elasticity because the elastically deforming portion exists in the entire elastic sheet 30B.

複数の伸縮ファイバー1を編み込んで伸縮シート30Bを形成した場合、伸縮ファイバー1のすべてに同じ大きさの電圧を印加したり、伸縮ファイバー1ごとに異なる大きさの電圧を印加したりすることができる。伸縮ファイバー1のすべてに同じ大きさの電圧を印加したり電圧の印加を停止したりした場合、伸縮シート30Bは、縦方向及び横方向に均等に伸縮する。これに対し、伸縮ファイバー1ごとに異なる大きさの電圧を印加したり、電圧の印加を停止したりした場合、伸縮シート30Bが伸縮する長さは、不均一になる。この現象を利用して、一枚の伸縮シート30Bの異なる領域で、相対的に大きく伸縮する領域と相対的に小さく伸縮する領域を設定することができる。   When the elastic sheet 30 </ b> B is formed by weaving a plurality of elastic fibers 1, the same voltage can be applied to all the elastic fibers 1, or different voltages can be applied to each elastic fiber 1. . When a voltage of the same magnitude is applied to all of the stretchable fibers 1 or the application of the voltage is stopped, the stretchable sheet 30B is stretched uniformly in the vertical direction and the horizontal direction. On the other hand, when a voltage having a different magnitude is applied to each of the stretchable fibers 1 or when the application of the voltage is stopped, the length of the stretchable sheet 30 </ b> B that is stretched becomes uneven. By utilizing this phenomenon, it is possible to set a region that expands and contracts relatively large and a region that expands and contracts relatively small in different regions of one stretchable sheet 30B.

また、伸縮シート30Bは、種類の異なる伸縮ファイバー1を用いて構成することもできる。例えば、伸縮性が相対的に高い伸縮ファイバー1で編み込んだ部分と、伸縮性が相対的に低い伸縮ファイバーで編み込んだ部分とを設けて伸縮シート30Bを構成することができる。また、伸縮シート30は、異なる編み方の部分が形成されるようにして構成することもできる。例えば、伸縮性が相対的に高い編み方で編み込んだ部分と、伸縮性が相対的に低い編み方で編み込んだ部分とを設けて伸縮シート30Bを構成することができる。   The stretchable sheet 30B can also be configured using different types of stretchable fibers 1. For example, the stretchable sheet 30B can be configured by providing a portion knitted with stretchable fibers 1 having relatively high stretchability and a portion knitted with stretchable fibers having relatively low stretchability. The stretchable sheet 30 can also be configured so that different knitting methods are formed. For example, the stretchable sheet 30B can be configured by providing a portion knitted by a knitting method having relatively high stretchability and a portion knitted by a knitting method having relatively low stretchability.

[伸縮シートを用いたアシスト装置]
伸縮シート30を用いたアシスト装置は、第1タイプのアシスト装置50と第2タイプのアシスト装置70とを包含する。第1タイプのアシスト装置50は、例えば、歩行訓練等のように、相対的に大きな力を必要とする人の動作を支援するために用いる装置である。第2タイプのアシスト装置70は、例えば、溶け合い動作のように、人の筋肉に相対的に小さな力をゆっくりと与えることとゆっくりと取り除くこととを繰り返し行う動作をアシストする装置である。
[Assist device using elastic sheet]
The assist device using the stretchable sheet 30 includes a first type assist device 50 and a second type assist device 70. The first type assist device 50 is a device that is used to assist the operation of a person who requires a relatively large force, such as walking training. The second type assist device 70 is a device that assists an operation that repeatedly applies a relatively small force to a human muscle and removes it slowly, such as a fusion operation.

〈第1タイプのアシスト装置〉
第1タイプのアシスト装置50は、図9及び図10に示すように、人の腕、脚及び胴を覆うボディスーツタイプの装置である。このアシスト装置50は、伸縮し易い一般的な繊維と、後述する各サポート部を構成している伸縮ファイバー1とで構成されている。伸縮ファイバー1で構成された伸縮シート30は、図9及び図10に示すように、胸部サポート部51、背中サポート部52、ウエストサポート部53、手首サポート部54、アームサポート部55、脚サポート部56及び足サポート部57に用いられている。また、アシスト装置50は、アシスト装置50の動作を制御するためのコントロールボックス60を備えている。なお、図9及び図10は、アシスト装置50の一例を示すものでる。伸縮ファイバー1を用いる場所、伸縮ファイバー1を用いる形態は、図9及び図10に示した位置及び形態に限定されない。
<First type assist device>
As shown in FIGS. 9 and 10, the first type assist device 50 is a body suit type device that covers a person's arms, legs, and torso. The assist device 50 includes a general fiber that easily expands and contracts and a stretchable fiber 1 that constitutes each support portion described below. As shown in FIGS. 9 and 10, the elastic sheet 30 formed of the elastic fiber 1 includes a chest support part 51, a back support part 52, a waist support part 53, a wrist support part 54, an arm support part 55, and a leg support part. 56 and the foot support 57. The assist device 50 includes a control box 60 for controlling the operation of the assist device 50. 9 and 10 show an example of the assist device 50. FIG. The place where the stretchable fiber 1 is used and the form where the stretchable fiber 1 is used are not limited to the positions and forms shown in FIGS. 9 and 10.

胸部サポート部51は、図9に示すように、右肩から左の横腹にかけて延びる部分51aと左肩から右の横腹にかけて延びる部分51bとで構成されている。右肩から左の横腹にかけて延びる部分51aと左肩から右の横腹にかけて延びる部分51bとは、胸部の中央で交差している。この胸部サポート部51は、例えば、この胸部サポート部51を構成している伸縮ファイバー1に電圧を印加し、点線で示した矢印の方向に胸部サポート部51を伸縮させたり、実線で示した矢印の方向に胸部サポート部51を伸縮させたりすることによって、胸の筋肉の動きをサポートする。なお、胸部サポート部51の幅(図9の実線で示した矢印が延びる方向の寸法)は、一定になるように形成したり、広い部分と狭い部分が設けられるように形成したりすることができる。   As shown in FIG. 9, the chest support portion 51 is composed of a portion 51a extending from the right shoulder to the left flank and a portion 51b extending from the left shoulder to the right flank. A portion 51a extending from the right shoulder to the left flank intersects with a portion 51b extending from the left shoulder to the right flank at the center of the chest. The chest support unit 51 applies, for example, a voltage to the stretchable fiber 1 constituting the chest support unit 51, and expands or contracts the chest support unit 51 in the direction of the arrow indicated by a dotted line, or an arrow indicated by a solid line. The movement of the chest muscles is supported by expanding and contracting the chest support part 51 in the direction of. The width of the chest support portion 51 (the dimension in the direction in which the arrow shown by the solid line in FIG. 9 extends) may be formed to be constant, or may be formed to have a wide portion and a narrow portion. it can.

背中サポート部52は、図10に示すように、右肩から左の横腹にかけて延びる部分52aと、左肩から右の横腹にかけて延びる部分52bとによって構成されている。この背中サポート部52は、例えば、点線で示した矢印の方向に背中サポート部52を伸縮させたり、実線で示した矢印の方向に背中サポート部52を伸縮させたりすることによって、背筋の動きをサポートし、姿勢を強制する場合等に利用する。なお、背中サポート部52の幅(図10の実線で示した矢印が延びる方向の寸法)は、一定になるように形成したり、広い部分と狭い部分が設けられるように形成したりすることができる。   As shown in FIG. 10, the back support portion 52 includes a portion 52 a extending from the right shoulder to the left flank and a portion 52 b extending from the left shoulder to the right flank. For example, the back support unit 52 extends or contracts the back support unit 52 in the direction of the arrow indicated by the dotted line, or extends or contracts the back support unit 52 in the direction of the arrow illustrated by the solid line. Use to support and force posture. Note that the width of the back support portion 52 (the dimension in the direction in which the arrow shown by the solid line in FIG. 10 extends) may be constant, or may be formed so that a wide portion and a narrow portion are provided. it can.

ウエストサポート部53は、腹部と腰部とを囲んでいる。ウエストサポート部53は、ウエストサポート部53が延びる方向(図9及び図10の点線の矢印で示した方向)に伸縮させたり、幅方向(図9及び図10の実線で示した矢印が延びる方向)に伸縮させたりすることによって、腹筋の動きをサポートしたり、骨盤の位置を安定させたりする。   The waist support part 53 surrounds the abdomen and the waist. The waist support portion 53 extends and contracts in the direction in which the waist support portion 53 extends (the direction indicated by the dotted arrow in FIGS. 9 and 10), or the width direction (the direction in which the arrow indicated by the solid line in FIGS. 9 and 10 extends). ) To support the movement of the abdominal muscles and stabilize the position of the pelvis.

手首サポート部54は、手首の周りを囲んでいる。この手首サポート部54は、図9及び図10の実線で示した矢印が延びる方向及び点線で示した矢印が延びる方向に伸縮させることにより、腕に作用する。この手首サポート部54は、胸部サポート部51、背中サポート部52及び後述する腕サポート部55と協働することができるように構成されている。手首サポート部54は、例えば、胸部サポート部51、背中サポート部52及び腕サポート部55と協働し、重い荷物を持ち上げる動作を支援する。   The wrist support portion 54 surrounds the wrist. The wrist support portion 54 acts on the arm by expanding and contracting in the direction in which the arrow indicated by the solid line in FIGS. 9 and 10 extends and in the direction in which the arrow indicated by the dotted line extends. The wrist support portion 54 is configured to be able to cooperate with a chest support portion 51, a back support portion 52, and an arm support portion 55 described later. The wrist support part 54 cooperates with the chest support part 51, the back support part 52, and the arm support part 55, for example, and supports the operation | movement which lifts a heavy load.

腕サポート部55は、上腕の位置に設けられている。腕サポート部55は、上腕の内側に位置する部分55aと外側に位置する部分55bとにより構成されている。腕サポート部55は、図9及び図10において、点線で示した矢印が延びる方向と実線で示した矢印が延びる方向とに伸縮することによって上腕に作用する。この腕サポート部55は、胸部サポート部51、背中サポート部52及び手首サポート部54と協働し、重い荷物を持ち上げる動作を支援する。   The arm support part 55 is provided at the position of the upper arm. The arm support portion 55 includes a portion 55a located inside the upper arm and a portion 55b located outside. 9 and 10, the arm support portion 55 acts on the upper arm by expanding and contracting in the direction in which the arrow indicated by the dotted line extends and in the direction in which the arrow indicated by the solid line extends. This arm support part 55 cooperates with the chest support part 51, the back support part 52, and the wrist support part 54, and supports the operation | movement which lifts a heavy load.

脚サポート部56は、両足の太股の位置に設けられている。脚サポート部56の前部は、例えば図9に示すように、ウエストサポート部53の横腹の位置から膝の上側の位置にかけて斜めに延びる部分56aと太股の内側から外側にかけて斜めに延びる部分56bとが交差して構成されている。また、脚サポート部56の後部は、例えば図10に示すように、腰部から太股の内側にかけて延びる部分56cと、太股の外側から内側にかけてななめに延びる部分56dとが交差して構成されている。脚サポート部56は、この脚サポート部56を構成している各部56a,56b,56c,56dが延びる方向(図9及び図10に点線で示した矢印が延びる方)と幅方向(図9及び図10に実線で示した矢印が延びる方)とに伸縮させることにより脚部の動作をサポートする。   The leg support part 56 is provided at the position of the crotch of both legs. For example, as shown in FIG. 9, the front portion of the leg support portion 56 includes a portion 56a extending obliquely from the side of the waist support portion 53 to the position above the knee, and a portion 56b extending obliquely from the inside to the outside of the thigh. Are configured to intersect. Further, as shown in FIG. 10, for example, the rear portion of the leg support portion 56 is configured such that a portion 56c extending from the waist to the inside of the thigh and a portion 56d extending smoothly from the outside to the inside of the thigh intersect. The leg support portion 56 has a direction in which each of the portions 56a, 56b, 56c, and 56d constituting the leg support portion 56 extends (the direction in which the arrows shown by dotted lines in FIGS. 9 and 10 extend) and the width direction (see FIGS. 9 and 10). The movement of the leg portion is supported by extending and contracting in the direction shown by the solid line in FIG.

足サポート部57は、足の裏に設けられている。足サポート部57は、例えば、歩行時に発生する衝撃を和らげている。   The foot support part 57 is provided on the sole of the foot. For example, the foot support part 57 reduces the impact generated during walking.

コントロールボックス60は、電源とアシスト装置50の動作を制御するためのコントローラとを内部に備えている。コントローラは、動作情報が記憶された記憶部と、各サポート部の動作を制御する制御部とを有している。記憶部は、例えば、しゃがんだ状態から立ち上がる動作、しゃがみ込む動作、歩行動作、物を持ち上げる動作等の動作に関する情報が記憶されている。各情報は、上記の各動作を行ったときに、各サポート部を構成する伸縮シート30の伸縮の程度とそのときの電圧との関係等を予め測定して得られた情報である。   The control box 60 includes a power source and a controller for controlling the operation of the assist device 50 inside. The controller includes a storage unit storing operation information and a control unit that controls the operation of each support unit. The storage unit stores information related to operations such as an operation of standing up from a squatting state, an operation of squatting, a walking operation, and an operation of lifting an object. Each information is information obtained by measuring in advance the relationship between the degree of expansion and contraction of the stretchable sheet 30 constituting each support section and the voltage at that time when each of the above operations is performed.

コントロールボックス60と各サポート部51,52,53,54,55,56,57とを接続するリート線及びリード線と各サポート部51,52,53,54,55,56,57とのコネクト部分とはアシスト装置50の伸縮に追従することができる、柔軟性及び弾性を有する材料で構成されている。   A connecting portion between the lead wire and the lead wire for connecting the control box 60 and the support portions 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 and the support portions 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 Is made of a material having flexibility and elasticity that can follow the expansion and contraction of the assist device 50.

このアシスト装置50を利用する人は、支援する内容に応じ、作動させるサポート部51,52,53,54,55,56,57の選択と、選択したサポート部51,52,53,54,55,56,57の動きの内容の選択を行うことができる。図11は、アシスト装置50を用いて歩行支援を行う場合を示している。歩行支援は、アシスト装置50の脚サポート部56を主に動作させて行われる。   The person who uses the assist device 50 selects the support units 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 to be operated according to the contents to be supported, and the selected support units 51, 52, 53, 54, 55. , 56 and 57 can be selected. FIG. 11 shows a case where walking assistance is performed using the assist device 50. The walking support is performed by mainly operating the leg support portion 56 of the assist device 50.

アシスト装置50を用いて、図11に示すように歩行支援を行う場合、記憶部に記憶された情報の中から歩行を行うためのプログラム等の情報が選択される。コントローラは、選択された情報に基づいて、太股を持ち上げたり下ろしたりする動作を右足と左足の交互に行うようにアシスト装置50の脚サポート部56を制御する。その際、太股の上げ下ろしを円滑に行うために、コントローラは、脚サポート部56の伸縮の程度が脚サポート部56内の異なる領域で差が生じるように、脚サポート部56に電圧を印加する。例えば、コントローラは、脚サポート部56の前部のうち上側の部分が大きく縮み、且つ下側が小さく伸びるように脚サポート部56に電圧を印加するように制御する。   When walking assistance is performed as shown in FIG. 11 using the assist device 50, information such as a program for walking is selected from information stored in the storage unit. Based on the selected information, the controller controls the leg support unit 56 of the assist device 50 so as to alternately perform the operation of lifting and lowering the thighs on the right foot and the left foot. At that time, in order to smoothly raise and lower the thighs, the controller applies a voltage to the leg support part 56 so that the degree of expansion / contraction of the leg support part 56 is different in different regions in the leg support part 56. For example, the controller controls the voltage to be applied to the leg support unit 56 so that the upper part of the front part of the leg support part 56 is greatly contracted and the lower part is extended small.

なお、第1タイプのアシスト装置50は、各サポート部51,52,53,54,55,56,57をセンサとして機能させることもできる。すなわち、各サポート部51,52,53,54,55,56,57を構成する伸縮シート30において、印加した電圧とその電圧に応じた伸縮の状態とが対応する。この電圧と伸縮の状態とを予め記憶部に記憶し、コントローラは、印加した電圧と記録部の情報とに基づいてサポート部の状態を判断する。判断されたサポート部51,52,53,54,55,56,57の状態は、例えば、コントローラにフィードバックされ、動作の支援を行う際に利用される。   In addition, the 1st type assist apparatus 50 can also function each support part 51,52,53,54,55,56,57 as a sensor. That is, in the stretchable sheet 30 constituting each of the support portions 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, the applied voltage corresponds to the stretched state corresponding to the voltage. The voltage and the state of expansion / contraction are stored in advance in the storage unit, and the controller determines the state of the support unit based on the applied voltage and information on the recording unit. The determined states of the support units 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 are fed back to the controller, for example, and used when supporting the operation.

ただし、サポート部51,52,53,54,55,56,57は、例えば、歪みゲージ等をサポート分部に組み込み、ロードセルから送られる信号でサポート部51,52,53,54,55,56,57の状態を判断するように構成することもできる。   However, the support units 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 include, for example, a strain gauge or the like incorporated in the support distribution unit, and the support units 51, 52, 53, 54, 55, 56 by signals sent from the load cell. , 57 can be determined.

以上、第1タイプのアシスト装置50において、各サポート部51,52,53,54,55,56,57は、伸縮シート30によって構成されているので、各サポート部51,52,53,54,55,56,57自体がアクチュエータとして機能する。そのため、モータ等の駆動源を別途に設ける必要がない。また、アシスト装置50を装着する際に、ベルトを用いたり、面ファスナを用いたりする必要がない。そのため、アシスト装置50を着用した人にフィットした感覚を与えることができる。また、アシスト装置50が伸縮シート30を用いて構成されているので、伸縮シート30が伸縮する方向及び伸縮する長さを自在に設定することによって、支援しようとする人の動作に適した動きを行わせることができる。   As described above, in the first type assist device 50, the support portions 51, 52, 53, 54, 55, 56, and 57 are constituted by the stretchable sheet 30, so that the support portions 51, 52, 53, 54, 55, 56, and 57 themselves function as actuators. Therefore, it is not necessary to provide a separate drive source such as a motor. Further, when the assist device 50 is mounted, there is no need to use a belt or a hook-and-loop fastener. Therefore, it is possible to give a fit feeling to the person wearing the assist device 50. In addition, since the assist device 50 is configured using the stretchable sheet 30, the movement suitable for the operation of the person who intends to assist can be achieved by freely setting the direction in which the stretchable sheet 30 stretches and the length in which the stretchable sheet 30 stretches. Can be done.

〈第2タイプのアシスト装置〉
第2タイプのアシスト装置70は、図12に示すように、Tシャツの形態をなした装置である。第2タイプのアシスト装置70は、人の胸部に対応する部分にサポート部71を備えている。このサポート部71は、伸縮シート30が伸縮することによって人の胸部をマッサージする。第2タイプのアシスト装置70は、例えば、動悸や息切れの症状が現れたときに、胸部にゆっくりと負荷がかかるように、サポート部をゆっくりと伸張させたり伸縮させたりし、胸部をマッサージすることによって、人の精神を落ち着かせる場合等の溶け合い動作を行う場合に用いられる。
<Second type assist device>
As shown in FIG. 12, the second type assist device 70 is a device in the form of a T-shirt. The second type assist device 70 includes a support portion 71 at a portion corresponding to a human chest. This support part 71 massages a person's chest as the elastic sheet 30 expands and contracts. For example, the second type assist device 70 massages the chest part by slowly extending or extending the support part so that a load is slowly applied to the chest part when palpitations or shortness of breath appear. Is used when performing a melting operation such as calming the human spirit.

[伸縮ファイバーの具体的な構成]
次に、伸縮ファイバー1の具体的な構成について、詳細に説明する。
[Specific configuration of stretchable fiber]
Next, a specific configuration of the stretchable fiber 1 will be described in detail.

〈第1タイプの伸縮ファイバーの具体的な構成〉
第1タイプの伸縮ファイバー1Aは、上述したように、電場応答性ゲル状ポリマー層13を有する第1の導電性ファイバー11と、電場応答性ゲル状ポリマー層13に電場を付与する第2の導電性ファイバー14とによって構成されている。なお、この伸縮ファイバー1Aの長手方向に直交する断面形状は特に限定されず、丸線でも平角線でも帯状線でもよい。
<Specific configuration of first type stretchable fiber>
As described above, the first type of stretchable fiber 1A includes the first conductive fiber 11 having the electric field-responsive gel-like polymer layer 13 and the second conductive material that applies an electric field to the electric-field-responsive gel-like polymer layer 13. It is comprised by the property fiber 14. FIG. In addition, the cross-sectional shape orthogonal to the longitudinal direction of the stretchable fiber 1A is not particularly limited, and may be a round wire, a rectangular wire, or a belt-like wire.

(第1の導電性ファイバー)
第1の導電性ファイバー11は、導電線12とこの導電線12の周囲を覆う電場応答性ゲル状ポリマー層13とによって構成されている。
(First conductive fiber)
The first conductive fiber 11 includes a conductive wire 12 and an electric field responsive gel polymer layer 13 covering the periphery of the conductive wire 12.

(導電線)
導電線12は、導電性を有する材料で構成されている。この導電線12は、それ自体が伸縮性を有していてもよいが、その伸縮性は必須ではない。こうした導電線12としては、伸縮性を有する導電線のほか、(1)導電性を有する材料で、それ自体は伸縮しないワイヤー、(2)非導電性の基材に導電性を有するフィラーを混ぜ合わせた線状の部材、(3)非導電性の基材の表面に導電性を有するフィラーをコーティングした部材、(4)導電性を有し、一定の長さを有する線状の部材が、径方向及び長手方向に集合し、それ自体が伸縮する繊維として構成された部材等を挙げることができる。導電線12の長手方向に直交する断面形状は特に限定されず、丸線でも平角線でも帯状線でもよい。なお、本願で「フィラー」は、添加物を示す意味で用いている。
(Conductive wire)
The conductive wire 12 is made of a conductive material. The conductive wire 12 may itself be stretchable, but the stretchability is not essential. In addition to the conductive wire having elasticity, such a conductive wire 12 includes (1) a wire that does not expand and contract itself, and (2) a conductive filler in a non-conductive substrate. Combined linear members, (3) Non-conductive substrate surface coated with conductive filler, (4) Conductive linear members having a certain length, Examples thereof include members configured as fibers that gather in the radial direction and the longitudinal direction and that expand and contract themselves. The cross-sectional shape orthogonal to the longitudinal direction of the conductive wire 12 is not particularly limited, and may be a round wire, a flat wire, or a belt-like wire. In the present application, “filler” is used to indicate an additive.

以下では、一例として、(2)非導電性の基材に導電性を有するフィラーを混ぜ合わせた線状の部材で導電線12を構成する場合について詳細に説明する。   Hereinafter, as an example, (2) a case where the conductive wire 12 is configured by a linear member obtained by mixing a conductive filler with a non-conductive base material will be described in detail.

導電線12は、伸縮性を有する基材と導電線12に導電性を与えるフィラーとで構成されている。基材としては、例えば、合成ゴム系、ポリウレタン系、エポキシ系及びシリコーン系の材料を挙げることができる。一方、フィラーとしては、カーボン系のフィラー及び金属系のフィラーを挙げることができる。   The conductive wire 12 includes a stretchable base material and a filler that imparts conductivity to the conductive wire 12. Examples of the base material include synthetic rubber-based, polyurethane-based, epoxy-based, and silicone-based materials. On the other hand, examples of the filler include a carbon-based filler and a metal-based filler.

カーボン系のフィラーとしては、例えば、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウイスカー、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイル等の微粒子等を挙げることができる。また、金属系のフィラーとしては、例えば、金、白金、パラジウム、ルテニウム、銀、鉄、コバルト、ニッケル、銅、チタン等を挙げることができる。その中でも、導電性の高い銀、銅等を金属系のフィラーとして用いることが好ましい。その場合、金属系のフィラーとしては、銀、銅等の微粒子、又は表面に銀等をめっきした微粒子を使用することができる。   Examples of the carbon-based filler include fine particles such as graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon whisker, carbon fiber, carbon nanotube, and carbon microcoil. Examples of the metal filler include gold, platinum, palladium, ruthenium, silver, iron, cobalt, nickel, copper, and titanium. Among them, it is preferable to use highly conductive silver, copper, or the like as a metallic filler. In that case, as the metallic filler, fine particles such as silver and copper, or fine particles obtained by plating silver or the like on the surface can be used.

なお、導電線12は、以上に説明した線を用いることには限定されない。導電線12としては、例えば、アルミニウム、銅、チタン等の金属材料、インジウム錫オキサイド、カーボン材料等の導電性無機材料、導電性有機材料等、公知の電極材料を選択して用いることができる。   Note that the conductive wire 12 is not limited to using the wire described above. As the conductive wire 12, for example, a known electrode material such as a metal material such as aluminum, copper, or titanium, a conductive inorganic material such as indium tin oxide or carbon material, or a conductive organic material can be selected and used.

(電場応答性ゲル状ポリマー層)
電場応答性ゲル状ポリマー層13は、高分子材料からなるゲル状の層である。電場応答性ゲル状ポリマー層13は、ポリ塩化ビニル(PVC)と可塑剤であるアジピン酸ジブチル(DBA)とを、溶媒であるテトラヒドロフラン(THF)内で混合して精製されたものである。電場応答性ゲル状ポリマー層13は、ポリ塩化ビニルとアジピン酸ジブチルとの重量比を調整することによって、その剛性を調整することができる。この電場応答性ゲル状ポリマー層13において、ポリ塩化ビニル:アジピン酸ジブチル(重量比)は、1:2〜1:8の範囲内にすることが好ましい。
(Electric field-responsive gel polymer layer)
The electric field responsive gel polymer layer 13 is a gel layer made of a polymer material. The electric field responsive gel polymer layer 13 is purified by mixing polyvinyl chloride (PVC) and dibutyl adipate (DBA) as a plasticizer in tetrahydrofuran (THF) as a solvent. The rigidity of the electric field responsive gel polymer layer 13 can be adjusted by adjusting the weight ratio of polyvinyl chloride and dibutyl adipate. In this electric field responsive gel polymer layer 13, it is preferable that polyvinyl chloride: dibutyl adipate (weight ratio) is in the range of 1: 2 to 1: 8.

電場応答性ゲル状ポリマー層13の基材としては、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン6、ポリビニルアルコール、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリル、シリコーン等の誘電性を有する高分子材料を用いることができる。可塑剤としては、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジオクチル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジオクチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジイソノニル、コハク酸ジエチルなど有機酸エステル系化合物等から単数または複数選択できる。   The base material of the electric field responsive gel polymer layer 13 is a dielectric such as polyvinyl chloride, polymethyl methacrylate, polyurethane, polystyrene, polyvinyl acetate, nylon 6, polyvinyl alcohol, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyacrylonitrile, silicone or the like. It is possible to use a polymer material having As the plasticizer, one or more organic acid ester compounds such as diethyl adipate, dimethyl adipate, dioctyl adipate, dibutyl sebacate, dioctyl sebacate, dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, diisononyl phthalate, diethyl succinate, etc. Multiple selections are possible.

第1の導線性ファイバー11は、湿式紡糸法及び溶融紡糸法のどちらの方法で製造してもよい。なお、湿式紡糸法は、原料を溶剤に溶かし、凝固浴と呼ばれる溶液中で減量を口金から押し出して化学反応させた後、溶剤を除去して製造する方法である。溶融紡糸法は、原料を熱で溶かし、減量を口金から押し出して繊維状にした後、冷やして固めて製造する方法である。溶融紡糸法で第2の導線性部材14を製造する場合、溶融温度、張力、ノズル径及び乾燥条件等を調整することによって所望の第1の導線性部材14を得る。   The first conductive fiber 11 may be manufactured by either a wet spinning method or a melt spinning method. The wet spinning method is a method in which a raw material is dissolved in a solvent, a weight loss is extruded from a die in a solution called a coagulation bath, and a chemical reaction is performed, and then the solvent is removed to manufacture. The melt spinning method is a method in which a raw material is melted by heat, and a weight loss is extruded from a die to form a fiber, which is then cooled and solidified. When the second conductive member 14 is manufactured by the melt spinning method, the desired first conductive member 14 is obtained by adjusting the melting temperature, tension, nozzle diameter, drying conditions, and the like.

なお、溶融紡糸法で第1の導電性ファイバー11を製造する場合、導電線12及び電場応答性ゲル状ポリマー層13が熱可塑性でありかつ、両者のガラス移転温度が相互に近い材料で製造される。また、溶融紡糸法で第1の導線性ファイバー11を製造する場合、溶融温度、張力、ノズル径及び乾燥条件等を調整することによって所望の第1の導線性ファイバー11を得る。   When the first conductive fiber 11 is manufactured by the melt spinning method, the conductive wire 12 and the electric field responsive gel polymer layer 13 are made of a material having a thermoplastic glass transition temperature close to each other. The Further, when the first conductive fiber 11 is manufactured by the melt spinning method, the desired first conductive fiber 11 is obtained by adjusting the melting temperature, tension, nozzle diameter, drying conditions, and the like.

ただし、第1の導線性ファイバー11を製造する方法は、乾式紡糸法を排除するものではない。乾式紡糸法は、原料を熱で気化する溶剤に溶かし、熱雰囲気中で減量を口金から押し出して溶剤を蒸発させて製造する方法である。   However, the method for producing the first conductive fiber 11 does not exclude the dry spinning method. The dry spinning method is a method in which a raw material is dissolved in a solvent that is vaporized by heat, and a weight loss is extruded from a die in a hot atmosphere to evaporate the solvent.

なお、第1の導電性ファイバー11は、上記の製造方法で製造することには限定されない。例えば、第1の工程で、湿式紡糸法、溶融紡糸法又は乾式紡糸法によって、導電線12を製造し、第2の工程で、電場応答性ゲル状ポリマー層13を形成することによって製造することもできる。その場合、電場応答性ゲル状ポリマー層13は、例えば、図13に示す方法、又は図14に示す方法で形成することができる。   In addition, the 1st conductive fiber 11 is not limited to manufacturing with said manufacturing method. For example, the conductive wire 12 is manufactured by the wet spinning method, the melt spinning method or the dry spinning method in the first step, and the electric field responsive gel polymer layer 13 is formed in the second step. You can also. In this case, the electric field responsive gel polymer layer 13 can be formed by, for example, the method shown in FIG. 13 or the method shown in FIG.

図13に示す方法は、粘度が相対的に低いポリマーを用いて電場応答性ゲル状ポリマー層13を形成する方法である。なお、図13は、電場応答性ゲル状ポリマー層13を形成する方法に用いる装置を簡略化して示している。この方法に用いる装置は、一定の距離を空けて配置され、導電線12が掛け渡されている2つのローラ102,103と、ポリマーが収容された槽101と、2つのローラ102,103の間に設けられた乾燥槽104とを備えている。2つのローラ102,103のうち、一方のローラ102は、槽101の内部に配置されている。また、この装置は、完成した第1の導電性ファイバー11を巻き取るための図示しないドラムを備えている。   The method shown in FIG. 13 is a method of forming the electric field responsive gel polymer layer 13 using a polymer having a relatively low viscosity. FIG. 13 shows a simplified apparatus used for the method of forming the electric field responsive gel polymer layer 13. The apparatus used in this method is arranged between a pair of rollers 102 and 103, which are arranged at a certain distance and over which a conductive wire 12 is stretched, a tank 101 containing a polymer, and two rollers 102 and 103. And a drying tank 104 provided in the apparatus. One of the two rollers 102 and 103 is arranged inside the tank 101. Further, this apparatus includes a drum (not shown) for winding the completed first conductive fiber 11.

2つのローラ102,103は、両者の間で導電線12を複数回往復させている。ポリマーが収容された層101は、導電線12をローラで案内して槽101の内部に収容されたポリマーの内部に送り込み、導電線12の表面にポリマーの層を形成している。乾燥槽104は、導電線12の表面に付着したポリマーを乾燥させている。   The two rollers 102 and 103 reciprocate the conductive wire 12 a plurality of times between them. The layer 101 containing the polymer guides the conductive wire 12 with a roller and feeds it into the polymer contained in the tank 101 to form a polymer layer on the surface of the conductive wire 12. The drying tank 104 dries the polymer adhering to the surface of the conductive wire 12.

この電場応答性ゲル状ポリマー層13を形成する方法は、2つのローラ102,103で導電線12を往復させている間に導電線12を槽101に収容されたポリマーに浸けて、薄い膜を導電線12の表面に形成することと、乾燥槽104で導電線12の表面に形成された薄い膜を乾燥することとを、繰り返し行う。そして、この電場応答性ゲル状ポリマー層13を形成する方法は、ポリマーへの漬け込みと乾燥とを繰り返し行うことにより、導電線12の表面に複数の薄い膜を形成し、電場応答性ゲル状ポリマー層13を所望の厚さに形成する。   The electric field responsive gel polymer layer 13 is formed by immersing the conductive wire 12 in the polymer accommodated in the tank 101 while the conductive wire 12 is reciprocated by the two rollers 102 and 103 to form a thin film. The formation on the surface of the conductive wire 12 and the drying of the thin film formed on the surface of the conductive wire 12 in the drying bath 104 are repeated. And the method of forming this electric field responsive gel-like polymer layer 13 forms a plurality of thin films on the surface of the conductive wire 12 by repeatedly dipping into the polymer and drying, and the electric field responsive gel-like polymer 13 Layer 13 is formed to the desired thickness.

図14に示す方法は、粘度が相対的に高いポリマーを用いて電場応答性ゲル状ポリマー層13を形成する方法である。なお、図14は、電場応答性ゲル状ポリマー層13を形成する方法に用いる装置を簡略化して示している。この方法に用いる装置は、例えば、ポリマーが収容された槽111と、この槽111の内部で導電線12を案内するローラ112と、乾燥槽113とを備えている。また、この装置は、完成した第1の導電性ファイバー11を巻き取るためのドラム114を備えている。   The method shown in FIG. 14 is a method of forming the electric field responsive gel polymer layer 13 using a polymer having a relatively high viscosity. FIG. 14 shows a simplified apparatus for use in the method of forming the electric field responsive gel polymer layer 13. The apparatus used in this method includes, for example, a tank 111 in which a polymer is stored, a roller 112 that guides the conductive wire 12 inside the tank 111, and a drying tank 113. The apparatus also includes a drum 114 for winding the completed first conductive fiber 11.

槽111の内部には、電場応答性ゲル状ポリマー層13として後に構成される、相対的に粘度が高いポリマーが収容されている。ローラ112は、ポリマーが収容された槽111に送り込まれた導電線12をポリマーの内部に案内し、導電線112をポリマーの内部に浸漬させている。また、ローラ112は、表面にポリマーが付着した導電線12を乾燥槽113に向けて案内している。乾燥槽113は、導電線12の表面に付着したポリマーを乾燥させることによって、電場応答性ゲル状ポリマー層13を形成している。   The tank 111 accommodates a polymer having a relatively high viscosity, which is later formed as the electric field responsive gel polymer layer 13. The roller 112 guides the conductive wire 12 fed into the tank 111 containing the polymer into the polymer, and immerses the conductive wire 112 in the polymer. Further, the roller 112 guides the conductive wire 12 having a polymer adhered to the surface thereof toward the drying tank 113. The drying tank 113 forms the electric field responsive gel polymer layer 13 by drying the polymer adhering to the surface of the conductive wire 12.

この電場応答性ゲル状ポリマー層13を形成する方法は、導電線12を1回だけ槽111に収容されたポリマーの内部に浸漬することによって、所望の厚さの電場応答性ゲル状ポリマー層13を形成する。   In the method of forming the electric field responsive gel polymer layer 13, the electric field responsive gel polymer layer 13 having a desired thickness is obtained by immersing the conductive wire 12 in the polymer accommodated in the tank 111 only once. Form.

なお、第1の導線性ファイバー11を構成する電場応答性ゲル状ポリマー層13の表面は、吸着性を有している。そのため、伸縮ファイバー1Aを容易に撚り線構造に形成することができるように、電場応答性ゲル状ポリマー層13の表面にシリコーン系の物質又はフッ素系潤滑物質を被覆させるとよい。   The surface of the electric field responsive gel polymer layer 13 constituting the first conductive fiber 11 has adsorptivity. Therefore, the surface of the electric field responsive gel-like polymer layer 13 may be coated with a silicone-based material or a fluorine-based lubricating material so that the stretchable fiber 1A can be easily formed into a stranded wire structure.

第1の導電性ファイバー11が丸線の場合の直径は、0.01mm以上、2mm以下である。また、導電線12が丸線の場合の直径は、0.005mm以上、1.95mm以下であり、電場応答性ゲル状ポリマー層13の層の厚さは、0.005mm以上、1.95mm以下である。   The diameter when the first conductive fiber 11 is a round wire is 0.01 mm or more and 2 mm or less. When the conductive wire 12 is a round wire, the diameter is 0.005 mm or more and 1.95 mm or less, and the thickness of the electric field responsive gel polymer layer 13 is 0.005 mm or more and 1.95 mm or less. It is.

(第2の導電性ファイバー)
第2の導電性ファイバー14は、導電性を有する材料で構成されている。第2の導電性ファイバー14は、それ自体が伸縮性を有してもよいが、伸縮性を備えていることは必須ではない。第2の導電性ファイバー14としては、第1の導電性ファイバー11と同様に、伸縮性を有する導電線のほか、(1)導電性を有する材料で、それ自体は伸縮しないワイヤー、(2)非導電性の基材に導電性を有するフィラーを混ぜ合わせた線状の部材、(3)非導電性の基材の表面に導電性を有するフィラーをコーティングした部材、(4)導電性を有し、一定の長さを有する線状の部材が、径方向及び長手方向に集合し、それ自体が伸縮する繊維として構成された部材等を挙げることができる。第2の導電性ファイバー14の長手方向に直交する断面形状は特に限定されず、丸線でも平角線でも帯状線でもよい。なお、ここでの「フィラー」も添加物を示す意味で用いている。
(Second conductive fiber)
The second conductive fiber 14 is made of a conductive material. The second conductive fiber 14 may itself be stretchable, but it is not essential to have stretchability. As the second conductive fiber 14, in the same manner as the first conductive fiber 11, in addition to a conductive wire having elasticity, (1) a wire having a conductive property and itself does not expand and contract, (2) A linear member in which a conductive filler is mixed with a non-conductive substrate, (3) a member in which a conductive filler is coated on the surface of the non-conductive substrate, and (4) a conductive member. In addition, a linear member having a certain length gathers in the radial direction and the longitudinal direction, and a member configured as a fiber that itself expands and contracts can be exemplified. The cross-sectional shape orthogonal to the longitudinal direction of the second conductive fiber 14 is not particularly limited, and may be a round wire, a flat wire, or a belt-like wire. Here, “filler” is also used to indicate an additive.

具体的な材料は、第1の導電性ファイバー11の導電線12と同様である。また、製造方法も第1の導電性ファイバー11の導電線12の製造方法と同様である。この第2の導電性ファイバーが丸線の場合の直径は、0.005mm以上、2mm以下である。   A specific material is the same as that of the conductive wire 12 of the first conductive fiber 11. The manufacturing method is the same as the manufacturing method of the conductive wire 12 of the first conductive fiber 11. The diameter when the second conductive fiber is a round wire is 0.005 mm or more and 2 mm or less.

〈第2タイプの伸縮ファイバーの具体的な構成〉
第2タイプの伸縮ファイバー1Bは、上述したように、電場応答性ゲル状ポリマー層23を有する第1の導電性ファイバー21と、電場応答性ゲル状ポリマー層23に電場を付与する第2の導電性ファイバー24とによって構成されている。なお、この伸縮ファイバー1Bの長手方向に直交する断面形状も特に限定されず、丸線でも平角線でも帯状線でもよい。
<Specific configuration of the second type stretchable fiber>
As described above, the second type of stretchable fiber 1B includes the first conductive fiber 21 having the electric field-responsive gel-like polymer layer 23 and the second conductive material that applies an electric field to the electric-field-responsive gel-like polymer layer 23. It is comprised with the property fiber 24. FIG. In addition, the cross-sectional shape orthogonal to the longitudinal direction of the stretchable fiber 1B is not particularly limited, and may be a round wire, a rectangular wire, or a belt-like wire.

(第1の導電性ファイバー)
第1の導電性ファイバー21は、導電線22と、この導電線22の周囲を覆う高分子材料からなる電場応答性ゲル状ポリマー層23とで構成されている。導電線22は、伸縮性及び導電性の両方を備えている。導電線22としては、伸縮性を有する導電線のほか、(1)伸縮性を有する非導電性の基材に導電性を有するフィラーを混ぜ合わせた線状の部材、(2)導電性を有し、一定の長さを有する線状の部材が、径方向及び長手方向に集合し、それ自体が伸縮する繊維として構成された部材等を挙げることができる。
(First conductive fiber)
The first conductive fiber 21 includes a conductive wire 22 and an electric field responsive gel polymer layer 23 made of a polymer material that covers the periphery of the conductive wire 22. The conductive wire 22 has both stretchability and conductivity. As the conductive wire 22, in addition to a conductive wire having elasticity, (1) a linear member obtained by mixing a conductive filler with a non-conductive base material having elasticity, and (2) having conductivity. In addition, a linear member having a certain length gathers in the radial direction and the longitudinal direction, and a member configured as a fiber that itself expands and contracts can be exemplified.

導電線22が伸縮性を有する非導電性の基材に導電性を有するフィラーを混ぜ合わせた線状の部材である場合、導電線22の材料及び導電線22の製造方法は、第1タイプの伸縮ファイバー1Aの導電線12の材料及び製造方法と同様である。また、電場応答性ゲル状ポリマー層23の材料及び層の形成方法は、第1タイプの伸縮ファイバー1Aの電場応答性ゲル状ポリマー層13の材料及び層の形成方法と同様である。また、この陰極線22の製造方法も、第1タイプの伸縮ファイバー1Aを構成する第2の導線性部材11の製造方法と同様である。なお、第2タイプの伸縮ファイバー1Bでは、電場応答性ゲル状ポリマー層23において、ポリ塩化ビニル:アジピン酸ジブチル(重量比)は、1:2〜1:8の範囲内にすることが好ましい。ここでの「フィラー」も添加物を示す意味で用いている。   When the conductive wire 22 is a linear member obtained by mixing a conductive filler with a non-conductive base material having elasticity, the material of the conductive wire 22 and the manufacturing method of the conductive wire 22 are of the first type. This is the same as the material and manufacturing method of the conductive wire 12 of the stretchable fiber 1A. Further, the material and layer forming method of the electric field responsive gel polymer layer 23 are the same as the material and layer forming method of the electric field responsive gel polymer layer 13 of the first type stretchable fiber 1A. Moreover, the manufacturing method of this cathode wire 22 is the same as the manufacturing method of the 2nd conductive member 11 which comprises 1A of 1st type elastic fibers. In the second type stretchable fiber 1B, it is preferable that the polyvinyl chloride: dibutyl adipate (weight ratio) in the electric field responsive gel polymer layer 23 is in the range of 1: 2 to 1: 8. “Filler” here is also used to indicate an additive.

なお、第2タイプの伸縮ファイバー1Bについても、第1の導線性ファイバー21を構成する電場応答性ゲル状ポリマー層2の表面は、吸着性を有している。伸縮ファイバー1Bを容易にカバードヤーン構造にすることができるように、電場応答性ゲル状ポリマー層23の表面にシリコーン系の物質又はフッ素系潤滑物質を被覆させるとよい。   In addition, also about the 2nd type elastic fiber 1B, the surface of the electric field response gel-like polymer layer 2 which comprises the 1st conductive fiber 21 has adsorptivity. It is preferable to coat the surface of the electric field responsive gel polymer layer 23 with a silicone-based material or a fluorine-based lubricating material so that the stretchable fiber 1B can easily have a covered yarn structure.

第1の導電性ファイバー21が丸線の場合の直径は、0.01mm以上、2mm以下である。また、導電線22が丸線の場合の直径は、0.005mm以上、1.95mm以下であり、電場応答性ゲル状ポリマー層23の層の厚さは、0.005mm以上、1.95mm以下である。   The diameter when the first conductive fiber 21 is a round wire is 0.01 mm or more and 2 mm or less. When the conductive wire 22 is a round wire, the diameter is 0.005 mm or more and 1.95 mm or less, and the thickness of the electric field responsive gel polymer layer 23 is 0.005 mm or more and 1.95 mm or less. It is.

(第2の導電性ファイバー)
第2の導電性ファイバー24は、伸縮性及び導電性の両方の性質を有する材料で構成されている。第2の導電性ファイバー24としては、第1の導電性ファイバー21と同様に、伸縮性を有する導電線のほか、(1)伸縮性を有する非導電性の基材に導電性を有するフィラーを混ぜ合わせた線状の部材、(2)導電性を有し、一定の長さを有する線状の部材が、径方向及び長手方向に集合し、それ自体が伸縮する繊維として構成された部材等を挙げることができる。なお、第2の導電性ファイバー24の具体的な材料は、第1の導電性ファイバー21の導電線22と同様である。また、製造方法も第1の導電性ファイバー21の導電線22の製造方法と同様である。こうした第2の導電性ファイバー24が丸線の場合の直径は、0.005mm以上、2mm以下である。
(Second conductive fiber)
The second conductive fiber 24 is made of a material having both stretchable and conductive properties. As the second conductive fiber 24, similarly to the first conductive fiber 21, in addition to the conductive wire having elasticity, (1) a conductive filler on a non-conductive substrate having elasticity. Mixed linear members, (2) Members configured as fibers that are conductive and have a certain length gather in the radial and longitudinal directions, and expand and contract themselves Can be mentioned. The specific material of the second conductive fiber 24 is the same as that of the conductive wire 22 of the first conductive fiber 21. The manufacturing method is the same as the manufacturing method of the conductive wire 22 of the first conductive fiber 21. When the second conductive fiber 24 is a round wire, the diameter is 0.005 mm or more and 2 mm or less.

[伸縮シートの作製例とその伸縮結果]
以下に、伸縮運動する伸縮シートの他の態様について、図15〜図18を参照しつつ説明する。この態様の伸縮シート40は、図15に示すように、電場応答性ゲル状ポリマー層43を有する第1の導電性ファイバー41と、その第1の導電性ファイバー41に電場を付与する第2の導電性ファイバー44とで織り込まれた織物として構成されている。なお、この第1の導電性ファイバー41は、上記した符号11,21で示した第1の導電性ファイバーと同様、導電性を有する材料を備えた導電線42と、また、この導電線42の周囲を覆う電場応答性ゲル状ポリマー層43とによって構成されている。導電線42及び電場応答性ゲル状ポリマー層43は、上記した符号11,22で示した導電線及び上記した符号13,23で示した電場応答性ゲル状ポリマー層と同様の材料や機能であるので、ここでの説明は省略する。
[Examples of production of stretchable sheets and their stretch results]
Below, the other aspect of the elastic sheet which expands and contracts is demonstrated, referring FIGS. 15-18. As shown in FIG. 15, the stretchable sheet 40 of this embodiment includes a first conductive fiber 41 having an electric field responsive gel polymer layer 43 and a second electric field applied to the first conductive fiber 41. The woven fabric is woven with conductive fibers 44. The first conductive fiber 41 includes a conductive wire 42 having a conductive material, as well as the first conductive fiber 41 indicated by the reference numerals 11 and 21 described above. It is comprised by the electric field responsive gel-like polymer layer 43 which covers the circumference | surroundings. The conductive wire 42 and the electric field responsive gel polymer layer 43 have the same materials and functions as the conductive wires indicated by the reference numerals 11 and 22 and the electric field responsive gel polymer layers indicated by the reference numerals 13 and 23. Therefore, explanation here is omitted.

(伸縮シートの構成)
図15に示す伸縮シート40は、第1の導電性ファイバー41と第2の導電性ファイバー44とで織り込まれた織物である。第1の導電性ファイバー41は、平行をなす横ファイバーとして複数設けられており、その一端には陰極(カソード)が配置されている。一方、第2の導電性ファイバー44は、平行をなす縦ファイバーとして複数設けられており、その一端には陽極(アノード)が配置されている。第1の導電性ファイバー41と第2の導電性ファイバー44とは、直交又は略直交となるように交差して織り込まれており、第1の導電性ファイバー41が第2の導電性ファイバー44の上に配置される部位と、第1の導電性ファイバー41が第2の導電性ファイバー44の下側に配置される部位とが、縦方向及び横方向に交互に現れている。
(Configuration of stretchable sheet)
The stretchable sheet 40 shown in FIG. 15 is a woven fabric woven with first conductive fibers 41 and second conductive fibers 44. A plurality of first conductive fibers 41 are provided as parallel horizontal fibers, and a cathode (cathode) is disposed at one end thereof. On the other hand, a plurality of second conductive fibers 44 are provided as parallel vertical fibers, and an anode (anode) is disposed at one end thereof. The first conductive fiber 41 and the second conductive fiber 44 are woven so as to be orthogonal or substantially orthogonal, and the first conductive fiber 41 is formed of the second conductive fiber 44. The portion disposed above and the portion where the first conductive fiber 41 is disposed below the second conductive fiber 44 appear alternately in the vertical direction and the horizontal direction.

前記した陰極と陽極は、図示しない電源に接続されており、それら陰極と陽極に同時に電圧を印加することもできるし、別々に電圧を印加することもできる。後述の実験結果で明らかなように、陰極と陽極に電圧が印加されたとき、第1の導電性ファイバー41の長手方向が縮み、その電圧の印加を停止したとき、第1の導電性ファイバー41の長手方向の縮みは元に戻る。この動作は、伸縮シート40に電圧を印加することにより、陰極である第1の導電性ファイバー41を構成する電場応答性ゲル状ポリマー層43が陽極である第2の導電性ファイバー44に吸着しながらまとわりつくことにもとづくものであり、第1の導電性ファイバー41の長手方向が収縮する。また、電圧印加を解除することにより、第1の導電性ファイバー41を構成する電場応答性ゲル状ポリマー層自身の弾性により、元の状態に戻る。   The cathode and anode described above are connected to a power source (not shown), and a voltage can be applied to the cathode and anode simultaneously, or voltages can be applied separately. As will be apparent from the experimental results described later, when a voltage is applied to the cathode and the anode, the longitudinal direction of the first conductive fiber 41 contracts, and when the voltage application is stopped, the first conductive fiber 41 is stopped. The contraction in the longitudinal direction is restored. In this operation, by applying a voltage to the stretchable sheet 40, the electric field responsive gel-like polymer layer 43 constituting the first conductive fiber 41 serving as the cathode is adsorbed to the second conductive fiber 44 serving as the anode. However, the longitudinal direction of the first conductive fiber 41 contracts. Further, by releasing the voltage application, the original state is restored by the elasticity of the electric field responsive gel polymer layer itself constituting the first conductive fiber 41.

(動作実験に用いた試験試料の作製)
図15に示す伸縮シート40を構成する第1の導電性ファイバー41と第2の導電性ファイバー44との動作確認の実験を行った。図16は、実験に用いた矩形断面の第1の導電性ファイバー41を示している。第1の導電性ファイバー41の作製は、1)ポリ塩化ビニル:アジピン酸ジブチル:THFが重量比で1:4:10の溶液を作製し、これをガラス板上にキャストし、乾燥することで、厚さ約0.15mmの電場応答性ゲル状ポリマー層43を得た。2)次に、ポリ塩化ビニル:アジピン酸ジブチル:アセチレンカーボンブラック:THFが重量比で1:4:1.5:40の溶液を作製し、前述と同様の方法で厚さ0.012mmの導電性ゲル薄膜を得た。この導電性ゲル薄膜をマルチメータで抵抗値を測定したところ、約50kΩ(端子間距離:1cm)であった。3)次に、導電性ゲル薄膜を幅1mmに細長く切断して導電性ゲル薄膜線材42とし、前記1)で作製した電場応答性ゲル状ポリマー層43上に配置した。さらにその上に、前記1)と同様の方法により電場応答性ゲル状ポリマー層43を積層して挟み、導電性ゲル薄膜線材42を中央となるように幅4mmに切断して、図16に示すな矩形断面の第1の導電性ファイバー41を得た。この第1の導電性ファイバー41の総厚さは約0.3mmであり、マルチメータで確認したところ導電性が損なわれないことを確認した。なお、第2の導電性ファイバー44として、この実験では、直径が0.45mm、0.90mm、1.5mmのアルミニウム線をそれぞれ使用した。
(Preparation of test sample used for operation experiment)
An experiment for confirming the operation of the first conductive fiber 41 and the second conductive fiber 44 constituting the stretchable sheet 40 shown in FIG. 15 was performed. FIG. 16 shows the first conductive fiber 41 having a rectangular cross section used in the experiment. The first conductive fiber 41 is manufactured by 1) preparing a 1: 4: 10 weight ratio of polyvinyl chloride: dibutyl adipate: THF, casting the solution on a glass plate, and drying. An electric field responsive gel polymer layer 43 having a thickness of about 0.15 mm was obtained. 2) Next, a solution of polyvinyl chloride: dibutyl adipate: acetylene carbon black: THF in a weight ratio of 1: 4: 1.5: 40 was prepared, and a conductive film having a thickness of 0.012 mm was formed in the same manner as described above. A gel thin film was obtained. When the resistance value of this conductive gel thin film was measured with a multimeter, it was about 50 kΩ (distance between terminals: 1 cm). 3) Next, the conductive gel thin film was cut into a 1 mm width to obtain a conductive gel thin film wire 42, which was placed on the electric field responsive gel polymer layer 43 prepared in 1) above. Further, an electric field responsive gel polymer layer 43 is laminated and sandwiched by the same method as in 1) above, and the conductive gel thin film wire 42 is cut into a width of 4 mm so as to be in the center, as shown in FIG. A first conductive fiber 41 having a rectangular cross section was obtained. The total thickness of the first conductive fiber 41 was about 0.3 mm. When confirmed with a multimeter, it was confirmed that the conductivity was not impaired. In this experiment, aluminum wires having diameters of 0.45 mm, 0.90 mm, and 1.5 mm were used as the second conductive fibers 44, respectively.

(動作実験結果)
図17は、図16に示す第1の導電性ファイバー41の動作実験の平面写真(A)と正面写真(B)であり、図18は、その動作実験における電圧印加前(A)と電圧印加後(B)の折れ曲がりの様子を示す正面写真である。図17及び図18に示すように、伸縮シート40に電圧を印加すると、図18に示すように、第1の導電性ファイバー41を構成する電場応答性ゲル状ポリマー層43が第2の導電性ファイバー44に吸着してまとわりつく。これにより、第1の導電性ファイバー41に曲がりが発生し、伸縮シート40が収縮した。
(Operation test results)
FIG. 17 is a plan photograph (A) and a front photograph (B) of an operation experiment of the first conductive fiber 41 shown in FIG. 16, and FIG. 18 shows a voltage application before the voltage application (A) in the operation experiment. It is a front photograph which shows the mode of the back (B) bending. When a voltage is applied to the stretchable sheet 40 as shown in FIGS. 17 and 18, the electric field responsive gel polymer layer 43 constituting the first conductive fiber 41 becomes the second conductive property as shown in FIG. Adheres to the fiber 44 and clings. Thereby, bending occurred in the first conductive fiber 41 and the stretchable sheet 40 contracted.

曲がりの程度は、第1の導電性ファイバー41と第2の導電性ファイバー44との接触部45における電圧印加の前後の折れ曲がり角度で評価した。電圧印加前の角度をαとし、電圧印加後の角度をβとしたとき、その角度の差を変動角θとした。なお、この変動角は、デジタルマイクロスコープ(キーエンス製:VHX−2000)の測角機能を用いて計測した。条件としては、印加電圧と、印加電圧の周波数とを変更するとともに、第2の導電性ファイバー44の直径も変化させた。   The degree of bending was evaluated by the bending angle before and after voltage application at the contact portion 45 between the first conductive fiber 41 and the second conductive fiber 44. When the angle before voltage application is α and the angle after voltage application is β, the difference between the angles is the variation angle θ. This variation angle was measured using the angle measuring function of a digital microscope (manufactured by Keyence: VHX-2000). As conditions, the applied voltage and the frequency of the applied voltage were changed, and the diameter of the second conductive fiber 44 was also changed.

最初に、100V〜500Vまで100V毎に直流電圧を印加し、15秒後の変動角θ(電圧印加前後の角度差)について測定した。この測定は、直径0.45mm、0.90mm、1.5mmの3種のアルミニウム線(第2の導電性ファイバー44)で行った。その結果を表1に示す。変動角θは、各直径のアルミニウム線において、印加電圧の増大に伴って大きくなった。また、変動角θは、アルミニウム線の直径が大きくなるに伴って大きくなった。具体的には、300Vの印加電圧において、直径0.45mmで変動角θは10.3°であり、直径0.9mmでは変動角θは25.6°であり、直径1.5mmで変動角θは50.1°であった。   First, a DC voltage was applied every 100 V from 100 V to 500 V, and the fluctuation angle θ (angle difference before and after voltage application) after 15 seconds was measured. This measurement was performed with three types of aluminum wires (second conductive fibers 44) having diameters of 0.45 mm, 0.90 mm, and 1.5 mm. The results are shown in Table 1. The variation angle θ increased as the applied voltage increased in each diameter of aluminum wire. Further, the variation angle θ increased as the diameter of the aluminum wire increased. Specifically, at an applied voltage of 300 V, the variation angle θ is 10.3 ° at a diameter of 0.45 mm, the variation angle θ is 25.6 ° at a diameter of 0.9 mm, and the variation angle at a diameter of 1.5 mm. θ was 50.1 °.

次に、印加する直流パルス電圧の周波数を0.3Hz及び1Hzとしたときの変動角θを、100V〜500Vまで100V毎に評価した。その結果を表2に示す。変動角θは、印加した直流パルス電圧の増大に伴い、各直径のアルミニウム棒で大きくなった。また、アルミニウム線の直径が大きいほど、変動角θは大きくなった。しかし、印加した直流パルス電圧の周波数が大きくなるにしたがって、変動角θは小さくなった。具体的には、直径0.45mmのアルミニウム線を用いた場合、300Vの直流パルス電圧を0.3Hzで印加したときの変動角θは7.5°であり、1Hzで印加したときの変動角θは6.1°であった。また、直径0.90mmのアルミニウム線を用いた場合、300Vの直流パルス電圧を0.3Hzで印加したときの変動角θは14.4°であり、1Hzで印加したときの変動角θは11.8°であった。また、直径1.50mmのアルミニウム線を用いた場合、300Vの直流パルス電圧を0.3Hzで印加したときの変動角θは32.8°であり、1Hzで印加したときの変動角θは16.8°であった。   Next, the fluctuation angle θ when the frequency of the DC pulse voltage to be applied was 0.3 Hz and 1 Hz was evaluated every 100 V from 100 V to 500 V. The results are shown in Table 2. The variation angle θ increased with the aluminum rod of each diameter as the applied DC pulse voltage increased. Moreover, the variation angle θ increased as the diameter of the aluminum wire increased. However, as the frequency of the applied DC pulse voltage increased, the variation angle θ decreased. Specifically, when an aluminum wire having a diameter of 0.45 mm is used, the variation angle θ when a 300 V DC pulse voltage is applied at 0.3 Hz is 7.5 °, and the variation angle when applied at 1 Hz. θ was 6.1 °. When an aluminum wire having a diameter of 0.90 mm is used, the variation angle θ when a 300 V DC pulse voltage is applied at 0.3 Hz is 14.4 °, and the variation angle θ when applied at 1 Hz is 11 It was 8 °. When an aluminum wire having a diameter of 1.50 mm is used, the variation angle θ when a 300 V DC pulse voltage is applied at 0.3 Hz is 32.8 °, and the variation angle θ when applied at 1 Hz is 16 It was 8 °.

以上、図15に示す態様の伸縮シート40を構成する第1の導電性ファイバー41と第2の導電性ファイバー44の交差点(接触部45)において、陰極である第1の導電性ファイバー41の変動角は、印加する電圧及び第2の導電性ファイバー44(アルミニウム線)の直径の増大に伴って大きくなることがわかった。これは、大きな電圧を印加した場合や、直径が大きい場合は、第1の導電性ファイバー41を構成する電場応答性ゲル状ポリマー層43が第2の導電性ファイバー44に吸着しながらまとわりつく動作が起こりやすいことにもとづくものであると考えられる。また、印加する直流パルス電圧の周波数が増大するに従って変動角θは小さくなった。これは、現時点では、周波数が大きくなると、第1の導電性ファイバー41を構成する電場応答性ゲル状ポリマー層43の復元が戻りきらないためであろうと考えられる。   As described above, at the intersection (contact portion 45) between the first conductive fiber 41 and the second conductive fiber 44 constituting the stretchable sheet 40 of the aspect shown in FIG. 15, the fluctuation of the first conductive fiber 41 that is the cathode. It has been found that the angle increases as the applied voltage and the diameter of the second conductive fiber 44 (aluminum wire) increase. This is because, when a large voltage is applied or the diameter is large, the electric field-responsive gel polymer layer 43 constituting the first conductive fiber 41 operates to cling to the second conductive fiber 44 while adhering to it. It is thought to be based on what is likely to happen. Further, the variation angle θ became smaller as the frequency of the applied DC pulse voltage increased. This is probably because the restoration of the electric field responsive gel-like polymer layer 43 constituting the first conductive fiber 41 does not return when the frequency is increased.

この結果より、第1の導電性ファイバー41と、その第1の導電性ファイバー41に電場を付与する第2の導電性ファイバー44とで織物が構成された伸縮シート40は、第2の導電性ファイバー44に電圧を印加したり電圧の印加を停止したりすることによって、第1の導電性ファイバー41を折れ曲がり動作させ、伸縮シート40を一方向に伸縮させることができ、この伸縮シート40を一方向に伸縮するアクチュエータとして機能させることができることを確認した。   From this result, the stretchable sheet 40 in which the woven fabric is composed of the first conductive fiber 41 and the second conductive fiber 44 that applies an electric field to the first conductive fiber 41 is the second conductive fiber. By applying a voltage to the fiber 44 or stopping the application of the voltage, the first conductive fiber 41 can be bent and the elastic sheet 40 can be expanded and contracted in one direction. It was confirmed that it can function as an actuator that expands and contracts in the direction.

1,1A,1B 伸縮ファイバー
2 縦ファイバー(伸縮ファイバー)
3 横ファイバー(伸縮ファイバー)
11,21 第1の導電性ファイバー
12,22 導電線
13,23 電場応答性ゲル状ポリマー層
14,24 第2の導電性ファイバー
15 接触部
30 伸縮シート
30A 伸縮シート(織物)
30B 伸縮シート(編物)
31,32,33,34 電極
40 伸縮シート
41 第1の導電性ファイバー
42 導電線(導電性ゲル薄膜線材)
43 電場応答性ゲル状ポリマー層
44 第2の導電性ファイバー
45 接触部
θ 変動角(α−β)
50 アシスト装置
51 胸部サポート部
52 背中サポート部
53 ウエストサポート部
54 手首サポート部
55 腕サポート部
56 脚サポート部
57 足サポート部
60 コントロールボックス
70 アシスト装置
71 胸部サポート部
1,1A, 1B Stretch fiber 2 Vertical fiber (stretch fiber)
3 Horizontal fiber (stretchable fiber)
11, 21 First conductive fiber 12, 22 Conductive wire 13, 23 Electric field responsive gel polymer layer 14, 24 Second conductive fiber 15 Contact portion 30 Stretch sheet 30A Stretch sheet (woven fabric)
30B Elastic sheet (knitted fabric)
31, 32, 33, 34 Electrode 40 Stretch sheet 41 First conductive fiber 42 Conductive wire (conductive gel thin film wire)
43 Electric field responsive gel-like polymer layer 44 Second conductive fiber 45 Contact portion θ Variation angle (α-β)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 Assist device 51 Chest support part 52 Back support part 53 Waist support part 54 Wrist support part 55 Arm support part 56 Leg support part 57 Foot support part 60 Control box 70 Assist apparatus 71 Chest support part

Claims (8)

電場応答性ゲル状ポリマー層を有する第1の導電性ファイバーと、
前記第1の導電性ファイバーに電場を付与する第2の導電性ファイバーと、を備え、
前記第1の導電性ファイバーと前記第2の導電性ファイバーとが、前記第1の導電性ファイバー及び前記第2の導電性ファイバーの長手方向の全体で又は部分的に接触して前記第1の導電性ファイバーが前記第2の導電性ファイバーに巻かれていることを特徴とする伸縮ファイバー。
A first conductive fiber having an electric field responsive gel polymer layer;
A second conductive fiber for applying an electric field to the first conductive fiber,
The first conductive fiber and the second conductive fiber are in contact with the first conductive fiber and the second conductive fiber in whole or in part in the longitudinal direction, and the first conductive fiber and the second conductive fiber are in contact with each other. A stretchable fiber, wherein a conductive fiber is wound around the second conductive fiber.
前記第1の導電性ファイバー及び前記第2の導電性ファイバーを長手方向に一定の間隔を空けて接触させた接触部を有し、
前記第1の導電性ファイバーと前記第2の導電性ファイバーとは、前記接触部同士の間で隙間を空けて相互に巻かれて螺旋状をなしている、請求項1に記載の伸縮ファイバー。
A contact portion in which the first conductive fiber and the second conductive fiber are brought into contact with each other at a predetermined interval in the longitudinal direction;
2. The stretchable fiber according to claim 1, wherein the first conductive fiber and the second conductive fiber are spirally wound around each other with a gap between the contact portions.
前記第2の導電性ファイバーが中心に位置し、
前記第1の導電性ファイバーが前記第2の導電性ファイバーの外周面に螺旋状に巻かれ、
前記第1の導電性ファイバーと前記第2の導電性ファイバーとが前記長手方向の全体で接触し、
隣り合う前記第1の導電性ファイバー同士が接触している、請求項1に記載の伸縮ファイバー。
The second conductive fiber is centrally located;
The first conductive fiber is spirally wound around an outer peripheral surface of the second conductive fiber;
The first conductive fiber and the second conductive fiber are in contact with each other in the longitudinal direction;
The stretchable fiber according to claim 1, wherein the adjacent first conductive fibers are in contact with each other.
前記第1の導電性ファイバーは、導電線と該導電線の周囲を覆う前記電場応答性ゲル状ポリマー層とによって構成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の伸縮ファイバー。   The stretchable fiber according to any one of claims 1 to 3, wherein the first conductive fiber includes a conductive wire and the electric field-responsive gel-like polymer layer covering the periphery of the conductive wire. 請求項1〜4のいずれか1項に記載された伸縮ファイバーが用いられ、
前記伸縮ファイバーが、縦方向に直線状に延びる縦ファイバーと、横方向に直線状に延びる横ファイバーとを構成し、
前記縦ファイバーと前記横ファイバーとが織り込まれた織物として構成されていることを特徴とする伸縮運動する伸縮シート。
The stretchable fiber according to any one of claims 1 to 4, is used,
The stretchable fiber constitutes a vertical fiber extending linearly in the vertical direction and a horizontal fiber extending linearly in the horizontal direction,
A stretchable sheet that expands and contracts, wherein the stretchable fiber is configured as a woven fabric in which the vertical fibers and the horizontal fibers are woven.
請求項1〜4のいずれか1項に記載された伸縮ファイバーが用いられ、
前記伸縮ファイバーで複数のループを連ねて形成し、該ループ同士を絡めて編み込まれた編物として構成されていることを特徴とする伸縮運動する伸縮シート。
The stretchable fiber according to any one of claims 1 to 4, is used,
A stretchable sheet that stretches and contracts, wherein the stretchable fiber is formed by linking a plurality of loops with the stretchable fiber and knitting the loops together.
電場応答性ゲル状ポリマー層を有する第1の導電性ファイバーと、前記第1の導電性ファイバーに電場を付与する第2の導電性ファイバーとで織り込まれた織物として構成されていることを特徴とする伸縮運動する伸縮シート。   It is configured as a woven fabric woven with a first conductive fiber having an electric field-responsive gel polymer layer and a second conductive fiber that applies an electric field to the first conductive fiber. An elastic sheet that stretches and contracts. 請求項5〜7のいずれか1項に記載された伸縮シートが衣服として構成されているアシスト装置であって、前記伸縮シートが支援の対象になる動作を起こすための筋肉に対応する位置に少なくとも用いられていることを特徴とするアシスト装置。   8. The assist device in which the stretchable sheet according to any one of claims 5 to 7 is configured as a garment, wherein the stretchable sheet is at least at a position corresponding to a muscle for causing an action to be supported. An assist device that is used.
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