JP6924516B2 - 線状センサ、帯状センサ、および面状センサ - Google Patents

Description

本発明は、内部導体と外部導体との間にピエゾ材料が配置された線状センサと、その線状センサを用いた、帯状センサおよび面状センサに関する。

圧電素材のピエゾフィルムを電極膜で挟み込んだ帯状の圧電性ファイバを織物にした圧電性織物デバイスが知られている（特許文献１参照）。この圧電性織物デバイスは、触覚センサや振動センサ等に利用することができる。触覚センサでは、人が触れる態様で使用することがあり、センサ自身に柔らかい触感が求められる場合がある。また、振動センサとして利用する場合にも、センサを対象物に巻き付けたり、センサ自身が曲げられた状態で使用されることもあり、柔軟性が求められる場合がある。

ところが、この圧電性織物デバイスでは、厚みよりも遥かに大きな幅をもった帯状の圧電性ファイバを用いているため、長さ方向の柔らかさや柔軟性は得ることができるが、幅方向の柔らかさや柔軟性を得ることは難しい。

そこで、幅と厚みを同程度にすることができる線状の圧電センサが考えられる。例えば、内部導体として１本の芯線を用い、その芯線の外周面に帯状のピエゾフィルムを螺旋状に巻き付け、さらに、そのピエゾフィルムの外周面にシールド線（外部導体）を配置した線状センサが考えられる。そして、柔らかさや柔軟性を得るためには、線状センサを細くすればよい。

特開２００２−２０３９９６号公報

しかしながら、帯状のピエゾフィルムを螺旋状に巻き付けた場合には、線状センサが曲がると、内部導体の延在方向に隣り合うピエゾフィルムの間に隙間が生じてしまう場合がある。隙間が生じた箇所は、センシングできない箇所になってしまい、高品質な線状センサとは言えない。また、柔らかさや柔軟性を得るために、内部導体である一本の芯線を細くしずぎると、引張強度が低くなりすぎて、断線してしまうため、これもまた、高品質な線状センサとは言えない。

本発明は上記事情に鑑み、高品質な線状センサと、その線状センサを用いた、帯状センサおよび面状センサを提供することを目的とする。

上記目的を解決する本発明の第一の態様の線状センサは、
内部導体と、
前記内部導体の外周面に螺旋状に巻き付けられた帯状のピエゾフィルムと、
前記ピエゾフィルムの外周面に配置された外部導体とを有し、
前記ピエゾフィルムが、前記内部導体の延在方向に隣り合う幅方向の一端側と他端側どうしを重ね合わせた状態で該内部導体の外周面に巻き付けられたものであり、
前記内部導体は、１本の導体線が中心に配置され、該導体線の周囲を該導体線よりも細い複数本の導線を撚り合わせた撚り線で取り囲んだものであることを特徴とする。
本発明の第一の態様の線状センサにおいて、
前記導体線が、前記導線よりも機械的強度が高いものであり、
前記導線が、前記導体線よりも電気抵抗が低いものであってもよい。
上記目的を解決する本発明の第二の態様の線状センサは、
内部導体と、
前記内部導体の外周面に螺旋状に巻き付けられた帯状のピエゾフィルムと、
前記ピエゾフィルムの外周面に配置された外部導体とを有し、
前記ピエゾフィルムが、前記内部導体の延在方向に隣り合う幅方向の一端側と他端側どうしを重ね合わせた状態で該内部導体の外周面に巻き付けられたものであり、
前記内部導体は、ステンレスワイヤを撚り合わせたステンレス撚り線と、銅線を撚り合わせた銅撚り線とが配置されたものであることを特徴とする。
上記目的を解決する本発明の帯状センサは、
本発明の第一の態様又は第二の態様の線状センサと、
前記線状センサの延在方向と同じ方向に延びた金属製の縦線状体と、
前記線状センサの幅方向に延び、該線状センサと前記縦線状体を綴る横線状体とを有することを特徴とする。
上記目的を解決する本発明の面状センサは、
面状体と、
本発明の第一の態様又は第二の態様の線状センサからなる複数の第１線状センサと、
本発明の第一の態様又は第二の態様の線状センサからなる複数の第２線状センサとを備え、
前記複数の第１線状センサが、該第１線状センサの幅方向に間隔をあけて前記面状体になみ縫いされたものであり、
前記複数の第２線状センサが、前記第１線状センサの延在方向に間隔をあけて前記面状体になみ縫いされたものであることを特徴とする。
また、上記目的を解決する第一の線状センサは、
内部導体と、
前記内部導体の外周面に螺旋状に巻き付けられた帯状のピエゾフィルムと、
前記ピエゾフィルムの外周面に配置された外部導体とを有し、
前記ピエゾフィルムが、前記内部導体の延在方向に隣り合う幅方向の一端側と他端側どうしを重ね合わせた状態で該内部導体の外周面に巻き付けられたものであることを特徴とする。

この第一の線状センサによれば、前記ピエゾフィルムが、前記内部導体の延在方向に隣り合う幅方向の一端側と他端側どうしが重ね合った状態で巻き付けられたものであるため、線状センサが曲げられた場合であっても、内部導体の延在方向に隣り合うピエゾフィルムの間に隙間が生じにくい。

なお、前記ピエゾフィルムが、前記内部導体の延在方向に隣り合う幅方向の一端側の半分以下と他端側の半分以下どうしを重ね合わせた状態で前記内部導体の外周面に巻き付けられたものであってもよく、前記内部導体の延在方向に隣り合う幅方向の一端側の半分以上と他端側の半分以上どうしを重ね合わせた状態で前記内部導体の外周面に巻き付けられたものであってもよい。

また、前記内部導体は、１本の中心導体線が中心に配置され、該中心導体線の周囲を該中心導体線よりも細い複数本の外側導体線で取り囲んだものであってよい。あるいは、該中心導体線の周囲を、該中心導体線と同じ太さの複数本の外側導体線で取り囲んだものであってよいし、該中心導体線よりも太い複数本の外側導体線で取り囲んだものであってよい。前記中心導体線としては、前記外側導体線よりも機械的強度が高いものであってもよく、例えば、ステンレス製のものであってもよい。また、前記外側導体線は、前記中心導体線よりも、電気抵抗が低いものであってもよいし、または／および柔らかいものであってもよく、例えば、銅製のものであってもよい。

上記第一の線状センサにおいて、
前記ピエゾフィルムは、前記内部導体の延在方向に隣り合う幅方向の一端側と他端側どうしの重ね合わせ幅を、該ピエゾフィルムの幅の１／４以上３／４以下にして該内部導体の外周面に巻き付けられたものであってもよい。
上記第一の線状センサにおいて、
前記内部導体は、１本の中心導体線が中心に配置され、該中心導体線の周囲を、該中心導体線の太さ以上の複数本の外側導体線で取り囲んだものであってもよい。
上記第一の線状センサにおいて、
前記内部導体は、１本の導体線が中心に配置され、該導体線の周囲を該導体線よりも細い複数本の導線を撚り合わせた撚り線で取り囲んだものであってもよい。

すなわち、前記導体線は撚り線構造ではない。

また、前記撚り線が、前記導体線と同じ太さのものであってもよいし、該導体線よりも細いものであってもよいし、該導体線よりも太いものであってもよい。

上記第一の線状センサにおいて、
前記導体線が、前記導線よりも機械的強度が高いものであり、
前記導線が、前記導体線よりも電気抵抗が低いものである態様であってもよい。

この態様によれば、中心の導体線（例えば、ステンレス製の導体線）で機械的強度を確保し、周囲の撚り線（例えば、銅線を撚り合わせた撚り線）で導電性を確保することができる。また、撚り線にすることで、撚りの方向とは逆方向の緩みを許容し、この緩みが柔軟性を与えることができる。

上記第一の線状センサにおいて、
前記内部導体は、複数本のステンレスワイヤを撚り合わせた撚り線が配置されたものであってもよい。

同じ太さであれば、ステンレスワイヤは銅線よりも機械的強度が高い反面、柔軟性に劣るが、複数本のステンレスワイヤを撚り合わせた撚り線にしておくことで、撚りの方向とは逆方向の緩みを許容し、この緩みが柔軟性を与えることができ、機械的強度と柔軟性のバランスをとることができる。

なお、ステンレスワイヤの撚り線は１本しか配置されていなくてもよいし、複数本配置されていてもよい。

上記第一の線状センサにおいて、
前記内部導体は、ステンレスワイヤを撚り合わせたステンレス撚り線と、銅線を撚り合わせた銅撚り線とが配置されたものであってもよい。

上記第一の線状センサにおいて、
前記内部導体が、前記ステンレス撚り線の周囲を前記銅撚り線で取り囲んだものであってもよい。

上記第一の線状センサにおいて、
前記内部導体が、自身も全体として撚られたものであってもよい。

こうすることで、前記内部導体が、１次撚り線を複数本有し、該内部導体自身が２次撚り線になる。１次撚り線と２次撚り線といったように２段階に分けて撚っておくことで、柔軟性がさらに向上する。

２次撚り線の撚り方向は、１次撚り線の撚り方向と同じ方向である。ただし、内部導体の柔軟性をさらに高めたい場合には、２次撚り線の撚り方向と１次撚り線の撚り方向とを逆方向にしてもよい。

上記目的を解決する第二の線状センサは、
複数本の導線を撚り合わせた撚り線を複数本配置した内部導体と、
前記内部導体の外周面に担持されたピエゾ材料と、
前記ピエゾ材料の外周面に配置された外部導体とを有し、
前記内部導体が、自身も全体として撚られたものであることを特徴とする。

この第二の線状センサでは、ピエゾ材料は、前記内部導体の外周面に塗布されたものであってもよいし、溶着されたものであってもよい。あるいは、帯状のピエゾフィルムを、前記内部導体の延在方向に隣り合う幅方向の一端側と他端側どうしを重ね合わせた状態で前記内部導体の外周面に巻き付けたものであってもよい。

上記第二の線状センサによれば、前記内部導体が、１次撚り線を複数本有し、該内部導体自身が２次撚り線になる。１次撚り線と２次撚り線といったように２段階に分けて撚っておくことで、柔軟性がさらに向上する。

２次撚り線の撚り方向は、１次撚り線の撚り方向と同じ方向である。ただし、内部導体の柔軟性をさらに高めたい場合には、２次撚り線の撚り方向と１次撚り線の撚り方向とを逆方向にしてもよい。

上記目的を解決する帯状センサは、
上記第１又は第２の線状センサと、
前記線状センサの延在方向と同じ方向に延びた金属製の縦線状体と、
前記線状センサの幅方向に延び、該線状センサと前記縦線状体を綴る横線状体とを有することを特徴とする。

上記目的を解決する面状センサは、
面状体と、
上記第１又は第２の線状センサからなる複数の第１線状センサと、
上記第１又は第２の線状センサからなる複数の第２線状センサとを備え、
前記複数の第１線状センサが、該第１線状センサの幅方向に間隔をあけて前記面状体になみ縫いされたものであり、
前記複数の第２線状センサが、前記第１線状センサの延在方向に間隔をあけて前記面状体になみ縫いされたものであることを特徴とする。

前記面状体は、織布であってもよいし、不織布であってもよい。より具体的には、メッシュ生地であってもよいし、綿布であってもよいし、サテン生地であってもよいし、フェルトであってもよい。

また、上記面状センサにおいて、前記第１線状センサがなみ縫いされるとともに前記第２線状センサがなみ縫いされた前記面状体を表側から覆う表側シート体と、該面状体を裏側から覆う裏側シート体とを備えた態様であってもよい。これら表側シート体にしても裏側シート体にしても、前記面状体と同じ材質のものであってもよいし、異なる材質のものであってもよい。

本発明によれば、高品質な線状センサと、その線状センサを用いた、帯状センサおよび面状センサを提供することができる。

線状センサの一実施形態に相当する電線センサの断面図である。 図１に示す電線センサを用いた帯状センサを模式的に示す図である。 図１に示す電線センサを用いた面状センサを模式的に示す図である。 図３に示す面状センサの二重構造をわかりやすく示した拡大図である。 図１に示す電線センサの他の利用例等について説明するための図である。 ロボットハンドの指に図３に示す面状センサを適用した例を示す図である。 分散態様の電線センサの斜視図である。 図７に示す電線センサの断面図等を示す図である。 ここで説明する電線センサの作用効果を説明するための図である。 ７本の導体線を撚り合わせた後に、ピエゾコート層を形成し、次いで第２導体層を形成した電線センサの例を示す図である。 それぞれピエゾコート層Ｂ１２が形成されている７本の導体線Ｂ１１１を撚り合わせた後に、第２導体層Ｂ１３’を形成した電線センサの例を示す図である。 ２種類の電線センサの断面図である。 内部導体Ｃ１１の外周面にピエゾフィルムを巻き付けていく様子を示す図である。 図１２に示す電線センサＣ１を用いた面状センサの分解斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、線状センサの一実施形態に相当する電線センサの断面図である。

図１に示す電線センサＡ１は、内部導体Ａ１１と、圧電体Ａ１２と、外部導体Ａ１３と、シースＡ１４から構成されている。

内部導体Ａ１１は、直径が３０μｍのステンレスワイヤＡｓｙを７本撚り合わせた撚り線Ａ１１１を、正六角形の各頂点およびその正六角形の中心に配置した状態で、さらにこれらの撚り線Ａ１１１を撚り合わせたものである。すなわち、７本の撚り線Ａ１１１を１次撚り線として最密構造に配置し、これら７本の１次撚り線をさらに撚り合わせた２次撚り線になる。複数本の線状体を甘撚、あるいは中撚程度に撚っておくことで、撚りの方向とは逆方向の緩みを許容し、この緩みが柔軟性を与えることができる。特に、１次撚り線と２次撚り線といったように２段階に分けて撚っておくことで、柔軟性がさらに向上する。なお、２次撚り線を複数本用意してさらに撚り合わせて３次撚り線・・・といったように３段階以上の複数段階に分けて撚ってもよい。また、２次撚り線の撚り方向は、１次撚り線の撚り方向と同じ方向である。ただし、内部導体Ａ１１の柔軟性をさらに高めたい場合には、２次撚り線の撚り方向と１次撚り線の撚り方向とを逆方向にしてもよい。図１に示す内部導体Ａ１１全体の直径は、０．２７ｍｍであり、その内部導体Ａ１１の切断荷重は０．０５８ｋＮになる。

１次撚り線を構成するステンレスワイヤＡｓｙの本数は、７本に限らない。また、ステンレスワイヤＡｓｙ１本の直径は、１０μｍ以上４０μｍ以下であればよく、２０μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。ステンレスワイヤは、細ければ細いほど柔軟性は高められるが強度が低下し、太ければ太いほど柔軟性は低下するが強度が高められる。直径が２０μｍのステンレスワイヤＡｓｙを用いた場合には、内部導体Ａ１１の切断荷重は０．０２５ｋＮになり、直径が４０μｍのステンレスワイヤＡｓｙを用いた場合には、内部導体Ａ１１の切断荷重は０．１０７ｋＮになる。また、内部導体全体の直径としては、０．１５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であればよく、０．１８ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。

なお、１次撚り線の直径を異ならせてもよい。例えば、内部導体Ａ１１を構成する中央に位置する撚り線Ａ１１１の直径を、その周囲に位置する撚り線Ａ１１１よりも太くしてもよいし、あるいは反対に細くしてもよい。また、撚り線Ａ１１１を構成するステンレスワイヤＡｓｙの直径も、撚り線Ａ１１１ごとに異ならせてもよい。例えば、太い撚り線Ａ１１１を得るために、相対的に太いステンレスワイヤＡｓｙを用いてもよいし、細い撚り線Ａ１１１を得るために、相対的に細いステンレスワイヤＡｓｙを用いてもよい。さらには、撚り線Ａ１１１を構成するステンレスワイヤＡｓｙの本数を、撚り線Ａ１１１ごとに異ならせてもよい。例えば、太い撚り線Ａ１１１を得るために、相対的に多数本のステンレスワイヤＡｓｙを用いてもよいし、細い撚り線Ａ１１１を得るために、相対的の少数本のステンレスワイヤＡｓｙを用いてもよい。また、撚り線Ａ１１１は、ステンレスワイヤＡｓｙのみからなるものの他に、他の導電性材料の線とステンレスワイヤＡｓｙを撚り合わせたものであってもよい。ここにいう導電性材料としては、ステンレスと、電気抵抗値が異なる材料であったり機械的強度が異なる材料であったりする。例えば、銅、チタン、マグネシウム等の一種類であってもよいし、これらの材料の組み合わせであってもよい。

さらに、内部導体Ａ１１は、撚り線Ａ１１１のみから構成されたものであってもよいし、撚り線Ａ１１１と他の金属線から構成されたものであってもよい。例えば、他の金属線として、ステンレスよりも電気抵抗が低い金属線を用いてもよいし、ステンレスよりも柔らかい金属線を用いてもよい。例えば、ステンレスよりも電気抵抗が低く、かつ柔らかい銅の金属線を用いてもよい。より具体的には、他の金属線として１本の銅線を用い、撚り線Ａ１１１が正六角形の各頂点に配置されその正六角形の中心に１本の銅線が配置された状態で全体が撚られたものであってもよいし、撚り線Ａ１１１が正六角形の頂点のうち一つおきに配置され残りの頂点には銅線が配置され、その正六角形の中心には銅線又は撚り線Ａ１１１が配置された状態で全体が撚られたものであってもよい。あるいは、１本の銅線に代えて、複数の細い銅線を撚り合わせたものを用いてもよいし、細い銅線とステンレスワイヤＡｓｙを撚り合わせたものを用いてもよい。さらには、銅に代えてチタンやマグネシウムを用いてもよいし、銅とチタン、銅とマグネシウム、チタンとマグネシウム、銅とチタンとマグネシウムといった異種金属の組み合わせであってもよく、以下の説明で、銅を例示した場合にも同じである。

また、内部導体Ａ１１を構成する中央に位置する線状体（図１では撚り線Ａ１１１）と、その周囲に位置する線状体（図１では６本の撚り線Ａ１１１）との隙間ＡＳ１に、線状体を配置してもよい。この隙間ＡＳ１に配置される線状体としては、１本の銅線であってもよいし、ステンレスワイヤＡｓｙの撚り線であってもよいし、複数の細い銅線を撚り合わせた撚り線であってもよい。さらに、上記周囲に位置する線状体（図１では６本の撚り線Ａ１１１）どうしの外側の隙間ＡＳ２にも、線状体を配置してもよい。この外側の隙間ＡＳ２に配置される線状体も、１本の銅線であってもよいし、ステンレスワイヤＡｓｙの撚り線であってもよいし、複数の細い銅線を撚り合わせた撚り線であってもよい。ここで説明したように、内部導体Ａ１１を構成する線状体どうしの隙間に、さらに線状体を追加してもよい。

また、内部導体Ａ１１は、上記最密構造に限らず、１本の銅線を中心に、その周囲を、中心の銅線よりも細い撚り線Ａ１１１で囲んだ構成であってもよいし、２０μｍ以上３０μｍ以下の１本のステンレスワイヤを中心に、その周囲を、中心のステンレスワイヤよりも細い銅線で囲んだ構成であってもよい。これらの例でも、内部導体Ａ１１を構成する線状体の太さを異ならせている。なお、ここで説明した１本の銅線は、複数の細い銅線を撚り合わせたものであってもよい。

圧電体Ａ１２は、幅３ｍｍの帯状のピエゾフィルムから構成されたものである。このピエゾフィルムは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる。ポリフッ化ビニリデンは、高い電圧が付与されて分極すると圧電効果が発生する軽量の高分子材料であり、これに外力を加えると電圧が発生し、電圧を加えると歪が発生する特性を備えている。圧電体Ａ１２には分極処理が施されており、圧電体Ａ１２に外部から力が加わったときに内部導体Ａ１１と外部導体Ａ１３の間に電圧が誘起される。なお、内部導体Ａ１１と外部導体Ａ１３の間に電圧をかけると、圧電体Ａ１２に変形（歪み）が生じる。内部導体Ａ１１の外周面には、このピエゾフィルムが螺旋状に隙間なく巻き付けられている。すなわち、このピエゾフィルムを内部導体Ａ１１の外周面に螺旋状に巻き付ける際に、内部導体Ａ１１の延在方向に隣り合うピエゾフィルムの幅方向の一端と他端どうしを重ね合わせた状態で巻き付けていく。こうすることで、ピエゾフィルムの面積をなるべく大きくとることができ、センサ感度の向上につながる。帯状のピエゾフィルムの幅は、３ｍｍに限られず、２ｍｍ以上５ｍｍ以下であればよく、３ｍｍ以上４ｍｍ以下が好ましい。ピエゾフィルムの幅が狭すぎると内部導体Ａ１１の外周面に螺旋状に巻き付ける際に内部導体Ａ１１の延在方向に隣り合うピエゾフィルムの間に隙間が生じやすくなってしまう。隙間が生じた箇所は、センシングできない箇所になってしまう。一方、ピエゾフィルムの幅が広すぎると内部導体Ａ１１の外周面に螺旋状に巻き付ける際に弛みが生じやすくなってしまう。

図１に示す圧電体Ａ１２を構成するピエゾフィルムの厚さは、２８μｍであるが、２０μｍ以上１００μｍ以下であればよく、２５μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましい。ピエゾフィルムの厚さが薄すぎるとセンサとしての感度が不十分になってしまい、反対に厚すぎると電線センサＡ１が硬くなりすぎてしまい柔軟性に欠けてしまう。

さらに、圧電体Ａ１２に採用するピエゾフィルムは、ピエゾ特性が、長手方向（伸び方向）にしか対応していないものよりも、結晶の配向性により複数方向（伸び方向及び曲げ方向）に対応したものである方が好ましい。

外部導体Ａ１３は、圧電体Ａ１２の外周面に、１本の銅線を１列に螺旋状に巻き付けたものである。すなわち、横巻きシールドの構成である。銅線としては、直径５０μｍのスズメッキ軟銅線を用いる。なお、外部導体Ａ１３は、銅線に限らず、ステンレスワイヤの撚り線であってもよく、例えば、内部導体Ａ１１を構成する１次撚り線（撚り線Ａ１１１）と同じものであってもよい。また、外部導体Ａ１３の厚さは、１０μｍ以上１２０μｍ以下であればよく、２５μｍ以上９０μｍ以下であることが好ましい。すなわち、内部導体Ａ１１の直径よりも薄い。さらに、この外部導体Ａ１３は、圧電体Ａ１２の外周面に、導線をクロスして編み上げた編組シールドであってもよいし、テープ状の導体を螺旋状に巻き付けていったテープシールドであってもよい。ただし、横巻きシールドが最も柔軟性が高い。またさらに、外部導体Ａ１３は、複数本の導線を螺旋状に巻き付けていったものであってもよいし、複数本のテープ状の導体を螺旋状に巻き付けていったものであってもよい。

ここで、内部導体Ａ１１は、外部導体Ａ１３よりも機械的強度が高いものである。

シースＡ１４は、外部導体Ａ１３を覆うものであり、耐摩耗性、耐薬品性、防錆性を高めるためのものである。シースＡ１４は、ポリエステルテープであってもよく、その厚みは、２０μｍ以上４０μｍ以下であればよい。なお、耐摩耗性、耐薬品性、防錆性を高める必要がなければ、シースＡ１４を設けなくてもよい。

図１に示すシースＡ１４は厚さが３０μｍの単層構造であるが、複層構造であってもよい。例えば、内層と外層とからなる２層構造であってもよく、内層は、外装に比べて柔らかい材質（例えば、ポリアミド合成樹脂やポリ塩化ビニル樹脂）で形成されており、外層は、内層に比べて耐摩耗性が高い材質（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）で形成されている。また、外層は、内層よりも厚くてもよい。さらに、内層は、可燃性材料で形成されていてもよいが、外層は、難燃性材料、不燃性材料、耐炎性材料で形成されていることが好ましい。

図１に示す電線センサＡ１は、全体の直径（太さ）が、０．３７８ｍｍであり、十分に細いにもかかわらず、内部導体Ａ１１の切断荷重は０．０５８ｋＮであるため、内部導体Ａ１１をピンと張った状態で、帯状のピエゾフィルムを巻き付けることができ、内部導体Ａ１１の外周面とピエゾフィルムとの間に隙間が生じてしまうことが抑えられ、電線センサＡ１を用いた正確な計測や検知が可能になる。

内部導体Ａ１１の外周面にピエゾフィルムを螺旋状に巻き付けると、ピエゾフィルムは内部導体Ａ１１の外周形状に馴染み、圧電体Ａ１２は、厳密には図１に示す２点鎖線のように内側に入り込んだ形状になる。特に、本実施形態の電線センサＡ１では、内部導体Ａ１１の外周面にピエゾフィルムを強く巻き付けることができるため、ピエゾフィルムは図１に示す２点鎖線のように外側の隙間ＡＳ２に入り込んだ形状になりやすい。

図２は、図１に示す電線センサを用いた帯状センサを模式的に示す図である。

図２に示す帯状センサＡ２は、斜め横方向に延在したものであり、図の左側が帯状センサＡ２の先端になり、図の右側に向かって延在したものであるが、図２では、帯状センサＡ２の先端部分しか示されていない。以下、帯状センサＡ２の延在方向を縦方向と称し、帯状センサＡ２の幅方向を横方向と称する場合がある。この帯状センサＡ２は、図１に示す電線センサＡ１が幅方向に５本、間隔をあけて並べられている。すなわち、電線センサＡ１は、縦方向に延在したものである。横方向に間隔をあけて隣り合う電線センサＡ１の間には、縦方向に延びた縦ワイヤＡ２１が複数本配置されている。図２に示す縦ワイヤＡ２１は、図１に示す内部導体Ａ１１と同じものであり、縦線状体の一例に相当する。なお、縦ワイヤＡ２１は、図１に示す電線センサＡ１よりも機械的強度が高いものであってもよい。例えば、図１に示すステンレスワイヤＡｓｙよりも太いステンレスワイヤによる１次撚り線を撚って２次撚り線としたものであってもよい。

図２では、間隔をあけて隣り合う電線センサＡ１の間に４本の縦ワイヤＡ２１しか示されていないが、実際には、その間隔を埋めるように５本以上（例えば、１２本）の縦ワイヤＡ２１が配置されている。なお、その間隔には、縦ワイヤＡ２１の他に非金属の線状体（例えば、化学繊維や天然繊維）も配置されてもよい。あるいは、縦ワイヤＡ２１は、ステンレスワイヤと非金属製の線状体（例えば、化学繊維や天然繊維）を撚り合わせたものであってもよい。

また、横方向に延在する横撚糸Ａ２２が、縦方向に間隔をあけて複数本配置されている。この横撚糸Ａ２２は、ステンレスワイヤの撚り糸とポリテトラフルオロエチレンを撚り合わせたものであり、横線状体の一例に相当する。このステンレスワイヤの撚り糸は、図１に示す内部導体Ａ１１を構成する１次撚り線（撚り線Ａ１１１）と同じものであり、帯状センサＡ２の機械的強度を出すためのものである。なお、ステンレスワイヤの撚り糸の他に、金属製の線状体を用いてもよい。また、ポリテトラフルオロエチレンは、帯状センサＡ２の柔軟性を出すためのものであり、ポリテトラフルオロエチレンに限らず、他の化学繊維であってもよいし、綿糸等の天然繊維であってもよい。図２では、帯状センサＡ２のおもて面が示されており、以下、帯状センサＡ２のおもて面側を単におもて面側と称し、帯状センサＡ２の裏面側を単に裏面側と称する。横撚糸Ａ２２は、電線センサＡ１と縦ワイヤＡ２１を綴るものであり、おもて面側と裏面側を交互に通されている。すなわち、図２では、横撚糸Ａ２２が、１本の電線センサＡ１と左右に２本ずつ位置する縦ワイヤＡ２１のおもて面側を通った後、その隣の、１本の電線センサＡ１と左右に２本ずつ位置する縦ワイヤＡ２１の裏面側を通り、以降、これを繰り返すことで、電線センサＡ１と縦ワイヤＡ２１を綴っている。

なお、帯状センサＡ２を製造した時点では、縦線状体である縦ワイヤＡ２１と横線状体である横撚糸Ａ２２は直交関係にあるが、帯状センサＡ２の使用時には、帯状センサＡ２に様々な方向から張力がかかる場合があり、縦ワイヤＡ２１と横撚糸Ａ２２は必ずしも直交関係にあるとは限らない。

図２に示す帯状センサＡ２では、図１に示す電線センサＡ１を用いたことで、縦方向の機械的強度に優れるとともに、電線センサＡ１が細く柔軟性があることから縦方向の途中で曲げられ、湾曲度合いが変化する場合であってもスムーズに追従することができる。しかも、複数本の縦ワイヤＡ２１によって縦方向の機械的強度がさらに高められており、横撚糸Ａ２２によって横方向の柔軟性が確保されていることから、縦方向の途中で折り返されて使用される振動センサ等に好適である。しかも、電線センサＡ１が横方向に複数本（図２では５本）配置されていることから、信号強度が高くなり、センサの信頼性が高まる。

なお、ここでは図１に示す電線センサＡ１を用いたが、複数本の縦ワイヤＡ２１によって縦方向の機械的強度が高められ、横撚糸Ａ２２によって横方向の柔軟性が確保されることに着目し、電線センサが太くなってもよい態様では、電線センサの内部導体を１本の太めの銅線等の金属導線に代えることでも対応することができる。

図３は、図１に示す電線センサを用いた面状センサを模式的に示す図である。

図３に示す面状センサＡ３は、第１センサ体Ａ３１と第２センサ体Ａ３２とからなる二重構造のものである。第１センサ体Ａ３１は、図１に示す電線センサＡ１の径方向（Ｙ軸方向）に間隔をあけて電線センサＡ１を複数本配置したものである。第１センサ体Ａ３１を構成する電線センサＡ１を、以下、第１電線センサＡ１ａと称する。図３に示す第１センサ体Ａ３１では、隣り合う第１電線センサＡ１ａの間に、その第１電線センサＡ１ａの延在方向（Ｘ軸方向）と同じ方向に延びた第１繊維Ａ３１１が複数本配置されている。この図３では、間隔をあけて隣り合う第１電線センサＡ１ａの間に２本の第１繊維Ａ３１１しか示されていないが、実際には、その間隔を埋めるように３本以上の第１繊維Ａ３１１が配置されている。第１繊維Ａ３１１は、第１電線センサＡ１ａよりも柔らかなものであり、第１線状体の一例に相当する。

一方、第２センサ体Ａ３２は、第１センサ体Ａ３１の下に設けられたものであり、第１センサ体Ａ３１に配置された第１電線センサＡ１ａの延在方向に間隔をあけて、別途、電線センサＡ１を複数本配置したものになる。第２センサ体Ａ３２を構成する電線センサＡ１を、以下、第２電線センサＡ１ｂと称する。

図４は、図３に示す面状センサＡ３の二重構造をわかりやすく示した拡大図である。この図４では、紙面の左右方向が、第１電線センサＡ１ａの延在方向になる。

第２電線センサＡ１ｂは、第１電線センサＡ１ａと直交しており、図４では、左右方向（Ｘ軸方向）に延びる１本の第１電線センサＡ１ａが示されているのに対して、第２電線センサＡ１ｂは、第１電線センサＡ１ａの延在方向（Ｘ軸方向）に間隔をあけて３本示されている。なお、面状センサＡ３を製造した時点では、第１電線センサＡ１ａと第２電線センサＡ１ｂは直交関係にあるが、面状センサＡ３の使用時には、面状センサＡ３に様々な方向から張力がかかる場合があり、第１電線センサＡ１ａと第２電線センサＡ１ｂは必ずしも直交関係にあるとは限らない。第２センサ体Ａ３２では、隣り合う第２電線センサＡ１ｂの間に、その第２電線センサＡ１ｂの延在方向（Ｙ軸方向）と同じ方向に延びた第２繊維Ａ３２１が複数本配置されている。図３では、間隔をあけて隣り合う第２電線センサＡ１ｂの間に２本の第２繊維Ａ３２１しか示されていないが、図４では、その間隔を埋めるように４本の第２繊維Ａ３２１が配置されている。第２繊維Ａ３２１は、第２電線センサＡ１ｂよりも柔らかなものであり、第２線状体の一例に相当する。なお、第２繊維Ａ３２１は、上記間隔を埋めるように５本以上配置されてもよい。

第１繊維Ａ３１１にしても第２繊維Ａ３２１にしても、直径が０．３ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の、ポリアミドやレーヨンといった合成繊維の撚糸であってもよいし、綿等の天然繊維の撚糸であってもよい。第１繊維Ａ３１１も第２繊維Ａ３２１も、電線センサＡ１よりも柔らかく、力がかかると、電線センサＡ１はつぶれにくいが、第１繊維Ａ３１１や第２繊維Ａ３２１はつぶれやすい。このため、第１繊維Ａ３１１がつぶれて第１電線センサＡ１ａのみが突出した状態になってしまったり、第２繊維Ａ３２１がつぶれて第２電線センサＡ１ｂのみが突出した状態になってしまうと、肌触り（触感）が悪化してしまうことが考えられる。そこで、第１繊維Ａ３１１は、第１電線センサＡ１ａよりも直径が大きなものとし（例えば、直径０．５ｍｍ）、第１繊維Ａ３１１が押しつぶされても、第１電線センサＡ１ａの太さ未満までつぶされることがないようにして、第１電線センサＡ１ａが突出しにくい構造となっている。また、第２繊維Ａ３２１は、第２電線センサＡ１ｂよりも直径が大きなものとし（例えば、直径０．５ｍｍ）、第２繊維Ａ３２１が押しつぶされても、第２電線センサＡ１ｂの太さ未満までつぶされることがないようにして、第２電線センサＡ１ｂが突出しにくい構造となっている。このため、本実施形態の面状センサＡ３は、肌触りが良好なものである。

第１センサ体Ａ３１と第２センサ体Ａ３２は、分離不能に重ね合わされたものであり、本実施形態では、第１繊維Ａ３１１とは別に、専用の第１結合繊維Ａ３３１が設けられており、第２繊維Ａ３２１とは別に、専用の第２結合繊維Ａ３３２が設けられている。第１結合繊維Ａ３３１にしても、第２結合繊維Ａ３３２にしても、面状センサＡ３におけるおもて面（第１センサ体Ａ３１側の面）と、面状センサＡ３における裏面（第２センサ体Ａ３２側の面）とを交互に通ることで、第１結合繊維Ａ３３１によって、第２電線センサＡ１ｂおよび第２繊維Ａ３２１が綴られ、第２結合繊維Ａ３３２によって、第１電線センサＡ１ａおよび第１繊維Ａ３１１が綴られている。第１結合繊維Ａ３３１は第１電線センサＡ１ａよりも細く、第１結合繊維Ａ３３１の直径は、第１電線センサＡ１ａの直径の１／５以上１／３以下であってもよい。また、第２結合繊維Ａ３３２も第２電線センサＡ１ｂよりも細く、第２結合繊維Ａ３３２の直径も、第２電線センサＡ１ｂの直径の１／５以上１／３以下であってもよい。第１結合繊維Ａ３３１にしても第２結合繊維Ａ３３２にしても、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル、レーヨンといった合成繊維や、綿等の天然繊維が用いられており、電線センサＡ１よりも柔軟である。

Ｘ軸方向に延びる電線センサ（第１電線センサＡ１ａ）自身と、Ｙ軸方向に延びる電線センサ（第２電線センサＡ１ｂ）自身を直接編み込んだものでは、第１電線センサＡ１ａに第２電線センサＡ１ｂが重なる箇所と、第２電線センサＡ１ｂに第１電線センサＡ１ａが重なる箇所が交互に存在することになり、第１電線センサＡ１ａに第２電線センサＡ１ｂが重なる箇所では一方側に突出し、第２電線センサＡ１ｂに第１電線センサＡ１ａが重なる箇所では他方側に突出することで、凹凸感が出てしまい、肌触り（触感）が悪化してしまう。一方、本実施形態の面状センサＡ３は、第１センサ体Ａ３１と第２センサ体Ａ３２がＺ軸方向に重ね合わされた構成であるため、第１電線センサＡ１ａと第２電線センサＡ１ｂとのＺ軸方向の位置関係は変化しない。また、第１センサ体Ａ３１と第２センサ体Ａ３２を結合する第１結合繊維Ａ３３１にしても第２結合繊維Ａ３３２にしても、電線センサＡ１よりも遥かに細く、また柔軟であるため、凹凸感が出にくく、この意味でも肌触りが良好である。

なお、第１結合繊維Ａ３３１や第２結合繊維Ａ３３２を設けずに、複数本ある第１繊維Ａ３１１の一部又は全部によって第２電線センサＡ１ｂおよび第２繊維Ａ３２１を綴ることもでき、複数本ある第２繊維Ａ３２１の一部又は全部によって、第１電線センサＡ１ａおよび第１繊維Ａ３１１を綴ることもできる。

また、第１センサ体Ａ３１と第２センサ体Ａ３２の他に、図１に示す電線センサＡ１が配置された他のセンサ体が１又は複数さらに備えられていてもよい。

図３に示す面状センサＡ３を、触感センサに利用する場合、制御部が備えられる。この制御部には、検出回路、Ａ／Ｄ変換回路、ＣＰＵ、ＣＰＵが実行するプログラムを記憶したＲＯＭ、ＣＰＵの処理に使用されるデータなどを一時的に記憶するＲＡＭ等が設けられている。検出回路は、インピーダンス変換回路、増幅回路およびローパスフィルタを有する。この検出回路は、面状センサＡ３から送られる出力信号のレベルを所定のレベルに整合したのちに増幅するとともに、システム応答の限界である遮断周波数よりも高い周波数の成分を減衰させて遮断し遮断周波数よりも低い周波数の成分をＡ／Ｄ変換回路に送る。Ａ／Ｄ変換回路は、検出回路から送られた信号をデジタル信号に変換してＣＰＵに送る。ＣＰＵは、各種演算処理を行う。例えば、面状センサＡ３に圧力が加わったときに、第１電線センサＡ１ａと第２電線センサＡ１ｂに発生するピエゾ電気から、電圧を生じた第１電線センサＡ１ａと第２電線センサＡ１ｂそれぞれの位置と電圧の大きさを算出することで、面状センサＡ３のどの部分にどの程度の圧力が加わったのかを求める。

また、制御部では、第１電線センサＡ１ａと第２電線センサＡ１ｂの交点を検出点として取り扱う。この際、第１電線センサＡ１ａからの出力信号の値（Ｘ）と、第２電線センサＡ１ｂからの出力信号の値（Ｙ）を、単に乗算（Ｘ×Ｙ）するのではなく、指数関数（ｅ^ｘ＋ｙ）として扱う。こうすることで、ノイズとわずかな押圧力での接触とを区別することができるようになる。

また、第１電線センサＡ１ａと第２電線センサＡ１ｂを一定時間で走査したときに検出された信号を時間で積分することで、面状センサＡ３に接触したものの形状や圧力のピークの位置を判定することができる。

また、電線センサＡ１は、圧力がかかって変形が生じたときに信号を発生するが、圧力がかかった同じ状態が続くと信号を発生しなくなる。面状センサＡ３では、圧力がかからず信号が発生されていない外側に位置する電線センサＡ１から測定し、圧力がかかった部分との臨界点を求めていくことが好ましい。すなわち、信号が発生していない外側の電線センサＡ１から走査して圧力がかかった部分の輪郭を求め、次に走査する際には、その部分に圧力がかかっているものとして、求めた輪郭の近傍に位置する電線センサＡ１を走査して圧力がかかった輪郭を求めていく。こうすることで、圧力がかかった範囲が変化しても対応することがきでる。また、最も外側の検出点の値を時間微分することで、圧力がかかった部分の形状を求めることができる。

また、１次判定では、出力信号が出ていないエリアを特定し、そのエリアの内側を、ものが接触している接触エリアとする。２次判定では、その接触エリアを詳細に判定することで、効率のよい検出が可能になる。例えば、面状センサＡ３を用いた検出では、１次判定で、ｎ本（例えば、ｎ＝５）おきに第１電線センサＡ１ａからの出力信号の有無を判定するとともに、第２電線センサＡ１ｂでもｎ本おきに出力信号の有無を判定することで接触エリアの絞り込みが可能になる。接触エリアが特定できた後は、その接触エリアを通過する全ての第１電線センサＡ１ａからの出力信号の値（Ｘ）と、接触エリアを通過する全ての第２電線センサＡ１ｂからの出力信号の値（Ｙ）を、指数関数として扱う。

続いて、図１に示す電線センサＡ１の他の利用例について説明する。

図１に示す電線センサＡ１は、従来のセンサよりも柔軟性が高いことから、溶解可能な基線の周囲に電線センサＡ１を螺旋状に巻き付けていき、基線を溶解させて消失させれば、最終的には螺旋状に周回した電線センサＡ１を得ることができる。この螺旋状に周回した電線センサＡ１は、周回部分が伸縮自在であり、伸縮することでセンシングするセンサとして機能する。また、溶解させる基線の太さをかえることで、伸縮の程度を調整することができる。また、溶解させる基線に対して、単位長当たりの巻き数を変えることで、センサ感度を調整することができる。すなわち、巻き数が多くなればなるほどセンサ感度は上がる。さらに、螺旋状に周回した電線センサＡ１を、帯状センサＡ２に利用したり、面状センサＡ３に利用することもできる。帯状センサＡ２に利用した場合には、横撚糸Ａ２２によって螺旋状の形状が維持されやすい。また、面状センサＡ３に利用した場合には、第１電線センサＡ１ａとして利用した螺旋状に周回した電線センサＡ１は、第２繊維Ａ３２１や第２結合繊維Ａ３３２によって螺旋状の形状が維持されやすく、第２電線センサＡ１ｂとして利用した螺旋状に周回した電線センサＡ１は、第１繊維Ａ３１１や第１結合繊維Ａ３３１によって螺旋状の形状が維持されやすい。加えて、面状センサＡ３に利用した場合には、溶解させる基線の太さを異ならせた２種類の電線センサＡ１を用いることもできる。すなわち、一方の種類の電線センサＡ１で第１センサ体Ａ３１を構成させ、もう一方の種類の電線センサＡ１で第２センサ体Ａ３２を構成させることができる。あるいは、第１センサ体Ａ３１に、溶解させる基線に対する巻き数を異ならせた複数種類の電線センサＡ１を使用したり、基線の太さを異ならせた複数種類の電線センサＡ１を使用してもよいし、第２センサ体Ａ３２にも、基線に対する巻き数を異ならせた複数種類の電線センサＡ１を使用したり、基線の太さを異ならせた複数種類の電線センサＡ１を使用してもよい。

また、電線センサＡ１を織物のように織ることで帯状センサや面状センサを製作することもできるが、電線センサＡ１を編み物のように、伏せ止めしてもよいし、メリヤス編みしてもよい。

図５は、図１に示す電線センサＡ１の他の利用例等について説明するための図である。

本実施形態の電線センサＡ１は、従来のセンサよりも柔軟性が高いことから、図５（ａ）に示すように、電線センサＡ１によって、ループ部分Ａｒを連続して複数形成しておき、ループ部分Ａｒどうしを絡め合わせることで編物状のセンサになっている。この編物状のセンサでは、これらのループ部分Ａｒを使って伸縮性を実現し、伸縮することでセンシングするセンサとして機能させることもできる。さらに、各電線センサＡ１は結び目を形成するように、曲がりくねっているため、変形しやすくなり、これによって検出感度が向上する。また、ループ部分Ａｒにおける伸縮性により、半球状や球状の被検出物の表面に対しても沿えるようになり、処理できる被処理物の範囲が広がる。

また、センサ感度は、ピエゾフィルムの面積に比例し、面積が大きければ大きいほどセンサ感度は良くなる。本実施形態の電線センサＡ１は、可能な限り細くすることを目的としているが、センサ感動を高めたい場合には、細い電線センサＡ１に、太い内部導体を有する電線センサを混ぜて、センサ感動と柔軟性のバランスをとりながら、帯状センサや面状センサを製作すればよい。

また、内部導体Ａ１１の外周面に帯状のピエゾフィルムを螺旋状に巻き付けるにあたり、図５（ｂ）に示すように、内部導体Ａ１１を長手方向に引っ張りながら（図中の白抜きの矢印参照）、２枚の帯状のピエゾフィルムＡＦ，ＡＦを１８０度ずらしながら同じ方向に巻き付けていってもよい。帯状のピエゾフィルムＡＦを巻き付ける際に、弛みが生じないようにピエゾフィルムＡＦにも張力がかかっているため、一方向に引っ張られてバランスが狂ってしまうことが考えられるが、２枚の帯状のピエゾフィルムＡＦ，ＡＦを１８０度ずらしながら同じ方向に巻き付けていくことで、一方向と正反対の方向にも張力がかかり、バランスを丁度とることができる。さらに、内部導体Ａ１１は、複数本の１次撚り線をさらに撚り合わせた２次撚り線であるが、その２次撚り線の撚り方向と、ピエゾフィルムＡＦを巻き付けていく方向は同じ方向である。ただし、内部導体Ａ１１の柔軟性をさらに高めたい場合には、２次撚り線の撚り方向とピエゾフィルムＡＦを巻き付けていく方向とを逆方向にしてもよい。

また、電線センサＡ１を、センサ部と、出力信号の送信線とに分けて使用することもできる。電線センサＡ１のうち、キュリー温度を超えるまで加熱された箇所はピエゾ特性が著しく低下するため、電線センサＡ１のうち、キュリー温度を超えるまで加熱された箇所が送信線として機能し、それ以外の箇所がセンサ部として機能する。例えば、電線センサＡ１を７０°Ｃ以上１５０°Ｃ以下の加熱温度で１０秒以上１０分以下、好ましくは８０°Ｃ以上１２０°Ｃ以下の加熱温度で１０秒以上６０秒以下の加熱処理を行えばよい。

また、図３に示す面状センサＡ３は、Ｘ軸方向には伸縮することはなく、Ｙ軸方向にも伸縮することはないが、対角線方向には伸縮可能であり、図５（ｃ）に示すように９０度回転させた状態で使用すれば、白抜きの矢印方向に伸縮可能な面状センサＡ３になる。さらに、第１電線センサＡ１ａがＸ軸方向に延在し第２電線センサＡ１ｂがＹ軸方向に延在した面状センサと、図５（ｃ）に示す面状センサを重ねて配置すれば、Ｘ軸方向にも、Ｙ軸方向にも、対角線方向にも伸縮するセンサを実現することができる。

また、図２に示す帯状センサＡ２を、溶接された配管に巻き付け、溶接部の欠陥検査に利用することができる。帯状センサＡ２は、溶接部から漏れ出した流体による振動を検出したり、あるいは、気体の漏洩による空気振動を検出することもできる。

また、風船や気球といった浮上体の表面に、図３に示す面状センサＡ３を配置し、手や工具が届かない高い場所（例えば、トンネルの天井）まで、その浮上体を浮上させ、浮上体の表面に配置されている面状センサＡ３を、検出対象の場所に押し付けることで、その場所における振動を検出することができるようになる。

さらに、車等のシートベルトやハンドルに、図２に示す帯状センサＡ２あるいは図３に示す面状センサＡ３を配置しておけば、運転者の心拍や呼吸を振動として検出することで、その運転者の健康状態を監視することができる。また、肌着や帽子に図３に示す面状センサＡ３を配置したり、あるいは肌着や帽子自体を図３に示す面状センサＡ３で縫製しておけば、その肌着を着ている人やその帽子を被っている人の心拍や呼吸を振動として検出することで健康状態を監視することができる。

また、図３に示す面状センサＡ３が、人の心拍や呼吸を振動として検出することができることを利用して、車等の座席の座面や背もたれにその面状センサＡ３を配置しておけば、その座席に位置するものが人なのか物体なのかを識別することができる。

また、ベッドシートや枕カバーの下に、図３に示す面状センサＡ３を入れておけば、その面状センサＡ３は非侵襲性の心拍または／および呼吸センサとして機能する。また、高齢者や病人の、存在確認用や動作確認用の見守りセンサとしても機能する。しかも、面状センサＡ３は柔軟性が高いため、寝ている人が痛い思いをすることがない。これらの点につき、さらに詳細に説明すると、面状センサＡ３は柔軟であって、織物であることから、通気性が良く、裁断や縫製が可能という特徴を持ち、更に低コストで大面積の生産も可能である。面状センサＡ３をベッドシーツの下に敷くことで、患者や要介護者の離床警報だけでなく、呼吸（無呼吸）の自動監視や寝返り、排泄等の自動監視や、寝返り補助ベッドなどの自動制御への応用が可能である。さらには、面状センサＡ３は、足裏応力センサーとして歩行バランスの監視に利用することもでき、車いすの座面に面状センサＡ３を敷けば座圧バランスの監視などへの応用も可能になる。

また、図２に示す帯状センサや図３に示す面状センサＡ３をペットの首輪に巻き付けたり、面状センサＡ３をペットの洋服に配置すれば、ペットの活動量のモニタや睡眠モニタとして利用することができる。さらに、インターネットサービスとスマートフォンを連携すれば、留守番中のペットの状態を出先から見守ることも可能になる。

また、図３に示す面状センサＡ３を手袋に配置させてもよい。例えば、指先には高密度（例えば、１ｍｍ間隔）に図１に示す電線センサＡ１を配置した面状センサを配置し、指の第２関節から第３関節にかけては中密度（例えば、４ｍｍ以上６ｍｍ以下の間隔）に電線センサＡ１を配置した面状センサを配置し、手のひらには中低密度（例えば、５ｍｍ以上８ｍｍ以下）に電線センサＡ１を配置した面状センサを配置してもよい。特に、指先に高密度な面状センサを配置することによって、指先触感センサーを実現することができる。面状センサは、手袋繊維の上に縫い付けたり、接着剤で接着する。あるいは、手袋自体を面状センサで縫製してもよい。さらに、手袋の手の甲の部分に、マイコン等の制御基板を配置すればよい。

面状センサＡ３が配置された手袋は、人の手を模したロボットの手（ロボットハンド）に装着してもよい。この場合、ロボットの手が剛体であれば、手袋繊維には、柔軟物質を含浸したり、塗布しておき、手袋繊維が、面状センサの変形を許容できるように柔らかであることが好ましい。面状センサＡ３が配置された手袋を人の手を模したロボットの手に装着することで、ロボットの手の把持力を制御することができる。

また、面状センサＡ３が配置された手袋を、人に装着させて、各種作業等における把持力等のデータ取りに用いてもよい。こうして得られたデータは、データ取りした作業をロボットに行わせる際の、ロボットの手の動きのプログラミングに利用することができる。さらに、面状センサＡ３が配置された手袋を、手指のリハビリ用手袋として用い、例えば、把持動作を行ってもらうことで、手指の筋肉や関節の固さを計測することができたり、リハビリの効果や到達度を判断するためのデータ取りを行うこともできる。また、通話困難者の手文字の読み取り装置としても利用することができる。すなわち、手のひらに書いた文字の座標を読み取りテキストデータへ変換したり、このテキストデータを発話変換して、会話サポート機能デバイスとして利用することも可能である。

また、手指の拘縮患者ためのリハビリ用のグリップにも応用することができる。片麻痺、廃用症候群などによって拘縮した手に、ピエゾ電線センサによる高感度感触センサを応用したグリップ状器具を握ってもらう。このグリップ状器具は、エア圧によって膨らむ膨張体の表面に、図３に示す面状センサＡ３を配置したものであり、膨張体を膨らませた状態で、患者が握ることで、手指の開き具合や関節の曲げ角度を面状センサＡ３で計測することができ、手指の筋肉や関節の固さを解析することに役立つ。また、過去のデータを記録しておくことで、回復状態を確認することができる。さらに、面状センサＡ３からの出力信号を監視しておくことで、手指の過度な運動を抑制させることができる。また、膨張体へのエア圧を調整することで、手指や手首を痛めることのない手指の開き方、強度によって、自然に安全に手指の開閉動作を行い、拘縮緩和を進められるリハビリを実現することができる。

図６は、ロボットハンドの指に図３に示す面状センサを適用した例を示す図である。

図６（ａ）に示すロボットハンドの指Ａ４は、骨部Ａ４１、弾性部Ａ４２、図３に示す面状センサＡ３、および外皮部Ａ４３の４つの構成要素からなる。骨部Ａ４１は剛体であり、これら４つの構成要素の中で最も硬いものである。外皮部Ａ４３は、面状センサＡ３の摩耗を防止する耐摩耗性に優れた材質（例えば、ポリウレタン）である一方、想定される接触物の柔らかさよりも柔らかい材質である。接触物に触れた場合に、外皮部Ａ４３が弾性変形することで、その内側にある面状センサＡ３が押される。また、外皮部Ａ４３が柔らかいと、人に触れた場合に痛くない。弾性部Ａ４２は、面状センサＡ３が押されて面状センサＡ３が変形することを許容する柔らかさをもったものである。ただし、弾性部Ａ４２の内側には骨部Ａ４１があるため、弾性部Ａ４２の弾性変形は一定の範囲で止まる。この結果、外皮部Ａ４３に接触物が触れた場合に、外皮部Ａ４３が弾性変形することで、その内側にある面状センサＡ３が押され、弾性部Ａ４２も骨部Ａ４１に内側から支持されながら弾性変形可能であることによって、面状センサＡ３が変形可能であり、接触物がどの位置でどれだけの接触圧で接触したかを検知することができる。図６（ａ）に示すロボットハンドの指Ａ４の構造は、内側から剛体の骨部Ａ４１で支持した状態で、弾性変形可能な材料（外皮部Ａ４３，弾性部Ａ４２）で面状センサＡ３を挟み込んだ構造である。なお、外皮部Ａ４３を相対的に薄く、弾性部Ａ４２を相対的に厚くしておくことで、外皮部Ａ４３に接触したことが即座に面状センサＡ３に伝わりやすくなり、また、面状センサＡ３は内側（骨部Ａ４１側）へより変形しやすくなって検出感度が向上する。

また、外皮部Ａ４３を人の皮膚よりも柔らかくすると、人への接触がより安全になる。例えば、外皮部Ａ４３を、面状センサＡ３にシリコンゴムを塗布することで形成してもよい。この場合には、骨部Ａ４１を剛体ではなく、弾性変形可能なものとし、指Ａ４全体が弾性変形可能なものとする。こうした場合でも、シリコンゴムの外皮部Ａ４３に接触物が触れると、面状センサＡ３も曲がり、接触物がどの位置でどれだけの接触圧で接触したかを検知することができる。

図６（ｂ）に示すロボットハンドの指Ａ４’は、骨部Ａ４１、弾性部Ａ４２、第１面状センサＡ３ａ、第２面状センサＡ３ｂ、外皮部Ａ４３、および爪部Ａ４４からなる。すなわち、爪部Ａ４４を有する点が、図６（ａ）に示すロボットハンドの指Ａ４とは異なっている。以下、図６（ａ）に示すロボットハンドの指Ａ４との相違点を中心に説明し、重複する説明は省略する。

爪部Ａ４４は、根本Ａ４４１を回動支点にして回動可能なものであり、図６（ｂ）では、実線で爪部Ａ４４の初期姿勢を示し、２点鎖線で爪部Ａ４４の回動姿勢を示している。第１面状センサＡ３ａも第２面状センサＡ３ｂも、図３に示す面状センサＡ３であるが、第１面状センサＡ３ａは、指の腹側に配置されたものであり、図６（ａ）に示す面状センサＡ３と同じ機能を有する。一方、第２面状センサＡ３ｂは、爪部Ａ４４の、回動支点になる根本Ａ４４１の内側に配置されており、爪部Ａ４４が回動すると、根本Ａ４４１に押されて出力信号を出力する。したがって、図６（ｂ）に示すロボットハンドの指Ａ４’では、爪部Ａ４４の動きも検知することができる。

なお、これまで説明した実施形態や、図１に示す電線センサＡ１の他の利用例は適宜組み合わせることが可能である。

以下に、これまで説明したことを含めた技術的思想を記す。

これまで説明した第１の特徴的な線状センサは、
複数本のステンレスワイヤを撚り合わせた撚り線を複数本配置した内部導体と、
前記内部導体の外周面に螺旋状に巻き付けられた帯状のピエゾフィルムと、
前記ピエゾフィルムの外周面に配置された外部導体とを有することを特徴とする。

例えば、内部導体である銅線の外周面に、帯状のピエゾフィルムを螺旋状に巻き付ける際に弛みがあると、その弛みによって、芯線の外周面とピエゾフィルムとの間に隙間が生じてしまう。線状センサに力がかかるとその隙間がつぶれ、その際に振動が発生し、ノイズとして出力信号に重畳してしまう。帯状のピエゾフィルムの弛みをなくすには、銅線をある程度の張力で引っ張った状態でピエゾフィルムを巻き付けていくことが必要になる。

しかしながら、銅線では、引張強度が低く、十分にピンと張った状態を維持することが難しい傾向にある。特に、細い線状センサを得るために銅線の直径を小さなものにすると、引張強度が低下し、この傾向が強くなり、結局は、細い線状センサを得ることができない。

一方、上記第１の特徴的な線状センサは、内部導体としてステンレスワイヤが使用され、しかも撚り線が複数本配置されていることから、内部導体全体の直径を小さくしても十分な引張強度を得ることができる。この結果、内部導体をピンと張った状態で、帯状のピエゾフィルムを巻き付けることができ、線状センサを可能な限り細くすることが可能になる。

前記ステンレスワイヤ１本の直径は、１０μｍ以上４０μｍ以下であってもよく、２０μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。ステンレスワイヤは、細ければ細いほど柔軟性は高められるが強度が低下し、太ければ太いほど柔軟性は低下するが強度が高められる。

前記内部導体は、断面形状が、前記撚り線が正六角形の各頂点および該正六角形の中心に配置されたものであってもよい。すなわち、最密構造のものであってもよい。また、前記内部導体自体も撚り線構造であってもよい。すなわち、前記撚り線が正六角形の各頂点および該正六角形の中心に配置された状態で全体が撚られたものであってもよい。

さらに、前記内部導体は、前記撚り線のみから構成されたものであってもよいし、前記撚り線と他の金属線から構成されたものであってもよい。例えば、前記撚り線が正六角形の各頂点に配置され該正六角形の中心に銅線が配置された状態で全体が撚られたものであってもよいし、前記撚り線が正六角形の頂点のうち一つおきに配置され残りの頂点には銅線が配置され、該正六角形の中心には銅線又は前記撚り線が配置された状態で全体が撚られたものであってもよい。

前記内部導体の直径は、０．１５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であってもよく、０．１８ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。

前記ピエゾフィルムは、幅が２ｍｍ以上５ｍｍ以下のものであって、好ましくは３ｍｍ以上４ｍｍ以下のものである。前記ピエゾフィルムは、前記内部導体の外周面に螺旋状に巻き付ける際に該内部導体の延在方向に隣り合うピエゾフィルムの幅方向の一端と他端どうしを重ね合わせた状態で巻き付けていき、隙間が生じないようにする。ピエゾフィルムの幅が狭すぎると前記内部導体の外周面に螺旋状に巻き付ける際に該内部導体の延在方向に隣り合うピエゾフィルムの間に隙間が生じやすくなってしまう。隙間が生じた箇所は、センシングできない箇所になってしまう。一方、ピエゾフィルムの幅が広すぎると前記内部導体の外周面に螺旋状に巻き付ける際に弛みが生じやすくなってしまう。なお、ピエゾフィルムの幅方向の一端と他端どうしを重ね合わせることでピエゾフィルムの面積をなるべく大きくとることができ、センサ感度の向上につながる。

前記ピエゾフィルムの厚さは、２０μｍ以上１００μｍ以下であって、２５μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましい。前記ピエゾフィルムの厚さが薄すぎるとセンサとしての感度が不十分になってしまい、反対に厚すぎると線状センサが硬くなりすぎてしまい柔軟性に欠けてしまう。

前記ピエゾフィルムは、ピエゾ特性が、長手方向（伸び方向）にしか対応していないものよりも、結晶の配向性により複数方向（伸び方向及び曲げ方向）に対応したものである方が好ましい。

前記外部導体は、銅線（例えば、スズメッキ銅線）であってもよいが、ステンレスワイヤであってもよい。例えば、前記撚り線であってもよい。前記外部導体の厚さは、１０μｍ以上１２０μｍ以下であり、２５μｍ以上９０μｍ以下であることが好ましい。すなわち、前記内部導体の直径よりも細かったり薄かったりする。この外部導体は、前記ピエゾフィルムの外周面に、導線をクロスして編み上げた編組シールドであってもよいし、導線を１列に螺旋状に巻き付けていった横巻きシールドでもよい。また、外部導体は、前記ピエゾフィルムの外周面に、テープ状（帯状）の導体を螺旋状に巻き付けていったテープシールドであってもよい。ただし、横巻きシールドが最も柔軟性が高い。またさらに、外部導体は、複数本の導線を螺旋状に巻き付けていったものであってもよいし、複数本のテープ状（帯状）の導体を螺旋状に巻き付けていったものであってもよい。

前記内部導体は、前記外部導体よりも機械的強度が高いものであってもよい。

前記外部導体を覆うシースが設けられたものであってもよい。このシースは、耐摩耗性、耐薬品性、防錆性を高めるためのものである。シースは複層構造であってもよい。シースを含めた線状センサの直径は０．６ｍｍ未満であり、０．５ｍｍ未満（例えば、０．４ｍｍ以上０．５ｍｍ未満）であることが好ましい。なお、シースの厚みは２０μｍ以上４０μｍ以下程度である。

これまで説明した第１の特徴的な帯状センサは、
上記第１の特徴的な線状センサと、
前記線状センサの延在方向と同じ方向に延びた金属製の縦線状体と、
前記線状センサの幅方向に延び、該線状センサと前記縦線状体を綴る横線状体とを有することを特徴とする。

金属製の縦線状体は、機械的強度を出すためのものであり、例えば、ステンレスワイヤを含んだものであってもよい。より具体的には、ステンレスワイヤの撚り線であってもよいし、ステンレスワイヤと非金属製の線状体を撚り合わせたものであってもよい。さらに、金属製の縦線状体は、第１の特徴的な帯状センサよりも機械的強度が高いものであってもよい。また、前記線状センサが１本ではなく、複数本、間隔をあけて配置され、該間隔に前記縦線状体が配置された構成であってもよい。この場合、前記間隔に、前記縦線状体のみが配置された態様であってもよいし、前記縦線状体と非金属性の線状体が配置された態様であってもよい。

また、前記横線状体が、ステンレスワイヤと非金属製の線状体を撚り合わせたものであってもよい。

ここで説明した非金属性の線状体は、樹脂製の線状体であってもよいし、綿糸等の天然繊維であってもよい。すなわち、前記非金属性の線状体は、化学繊維であってもよいし天然繊維であってもよい。

これまで説明した第１の特徴的な面状センサは、
上記第１の特徴的な線状センサを第１線状センサとし、該第１線状センサの径方向に間隔をあけて該第１線状センサを複数本配置した第１センサ体と、
隣り合う前記第１線状センサの間に配置され、該第１線状センサの延在方向と同じ方向に延びた、該第１線状センサよりも柔らかな第１線状体と、
上記第１の特徴的な線状センサを第２線状センサとし、前記第１線状センサの延在方向に間隔をあけて該第２線状センサを複数本配置した第２センサ体と、
隣り合う前記第２線状センサの間に配置され、該第２線状センサの延在方向と同じ方向に延びた、該第２線状センサよりも柔らかな第２線状体とを備え、
前記第１センサ体と前記第２センサ体は、分離不能に重ね合わされたものであることを特徴とする。

前記第１センサ体と前記第２センサ体を結合する結合手段が備えられており、該結合手段は、前記第１線状体の一部又は全部であってもよいし、前記第２線状体の一部又は全部であってもよい。例えば、前記第１線状体によって、前記第２線状センサおよび前記第２線状体が綴られ、前記第２線状体によって、前記第１線状センサおよび前記第１線状体が綴られていてもよい。あるいは、前記第２線状センサおよび前記第２線状体を綴る第１結合用線状体と、前記第１線状センサおよび前記第１線状体を綴る第２結合用線状体を備えていてもよい。

この第１結合用線状体は上記第１の特徴的な線状センサよりも細く、第１結合用線状体の直径は、上記第１の特徴的な線状センサの直径の１／５以上１／３以下であってもよい。また、第２結合用線状体も上記第１の特徴的な線状センサよりも細く、第２結合用線状体の直径も、上記第１の特徴的な線状センサの直径の１／５以上１／３以下であってもよい。

前記第１線状体は、前記第１線状センサよりも直径が大きなものであり、前記第２線状体は、前記第２線状センサよりも直径が大きなものであってもよい。

前記第１センサ体と前記第２センサ体の他に、上記第１の特徴的な線状センサが配置されたセンサ体が１又は複数備えられていてもよい。

以上説明した技術的思想によれば、可能な限り細くすることができる線状センサと、その線状センサを用いた、帯状センサおよび面状センサを提供することができる。

続いて、線状センサの別の実施形態について説明する。

図７は、分散態様の電線センサの斜視図であり、図８（ａ）は、図７に示す電線センサの断面図を模式的に示す図である。

図７に示す電線センサＢ１は、７本の導体線Ｂ１１１を撚り合わせた第１導体Ｂ１１を有する。７本の導体線Ｂ１１１は、直径が２０μｍのステンレスワイヤの導体線Ｂ１１１Ｓが４本と、直径が２０μｍの銅の導体線Ｂ１１１Ｃが３本で構成されている。銅の導体線Ｂ１１１Ｃは、ステンレスワイヤの導体線Ｂ１１１Ｓに比べて、電気抵抗が低く、かつ柔らかい。反対に、ステンレスワイヤの導体線Ｂ１１１Ｓは、銅の導体線Ｂ１１１Ｃに比べて、電気抵抗は高くなるが、機械的強度（例えば、引張強度等）は高くなる。第１導体Ｂ１１は、これらの導体線Ｂ１１１を、正六角形の各頂点およびその正六角形の中心に配置した状態で撚り合わせたものである。すなわち、第１導体Ｂ１１は、７本の導体線Ｂ１１１を最密構造に配置した上で撚り合わせたものである。複数本の導体線Ｂ１１１を甘撚、あるいは中撚程度に撚っておくことで、撚りの方向とは逆方向の緩みを許容し、この緩みが柔軟性を与えることができる。以下、正六角形の各頂点に配置された６本の導体線Ｂ１１１と、正六角形の中心に配置された１本の導体線Ｂ１１１を区別して称する必要がある場合には、前者の６本の導体線Ｂ１１１を外側導体線Ｂ１１１１と称し、後者の１本の導体線Ｂ１１１を中心導体線Ｂ１１１２と称する。中心導体線Ｂ１１１２には、ステンレスワイヤの導体線Ｂ１１１Ｓが用いられている。一方、外側導体線Ｂ１１１１には、ステンレスワイヤの導体線Ｂ１１１Ｓと銅の導体線Ｂ１１１Ｃが用いられている。すなわち、中心導体線Ｂ１１１２の周囲には、ステンレスワイヤの導体線Ｂ１１１Ｓと銅の導体線Ｂ１１１Ｃが周方向に交互に配置されている。なお、図８（ａ）では、左下がりのハッチングを施した導体線がステンレスワイヤの導体線Ｂ１１１Ｓであり、右下がりのハッチングを施した導体線が銅の導体線Ｂ１１１Ｃである。

導体線Ｂ１１１は直径は２０μｍに限られず、１０μｍ以上４０μｍ以下であってもよく、２０μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。導体線Ｂ１１１は、細ければ細いほど柔軟性は高められるが強度が低下し、太ければ太いほど柔軟性は低下するが強度が高められる。また、２０μｍ以上であれば、低コストで製造することができたり製造が容易である。

図７では、電線センサＢ１は、第１導体Ｂ１１のみから構成されているように見えるが、図８（ａ）に模式的に示すように、７本の導体線Ｂ１１１のすべての導体線Ｂ１１１の全周面には圧電体であるピエゾコート層Ｂ１２が形成されている。また、各導体線Ｂ１１１におけるピエゾコート層Ｂ１２の上には、第２導体である第２導体層Ｂ１３が設けられている。すなわち、ピエゾコート層Ｂ１２の外側には第２導体が配置されており、ピエゾコート層Ｂ１２は、導体線Ｂ１１１と第２導体層Ｂ１３の間に設けられている。したがって、隣り合う導体線Ｂ１１１の間に、ピエゾコート層Ｂ１２と第２導体層Ｂ１３が介在しており、各導体線Ｂ１１１は分散配置されている。

図８（ａ）に示すピエゾコート層Ｂ１２は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のピエゾ材料が塗布されることで形成された層である。ポリフッ化ビニリデンは、高い電圧が付与されて分極すると圧電効果が発生する軽量の高分子材料であり、これに外力を加えると電圧が発生し、電圧を加えると歪が発生する特性を備えている。ピエゾコート層Ｂ１２には分極処理が施されており、ピエゾコート層Ｂ１２に外部から力が加わったときに導体線Ｂ１１１と第２導体層Ｂ１３の間に電圧が誘起される。なお、導体線Ｂ１１１と第２導体層Ｂ１３の間に電圧をかけると、ピエゾコート層Ｂ１２に変形（歪み）が生じる。ピエゾ材料としては、ポリフッ化ビニリデンの他に、トリフルオロエチレン（ＴｒＥＦ）や、ＰＶＤＦとＴｒＥＦの混晶材料や、ポリ乳酸、ポリ尿酸、ポリアミノ酸等の双極子モーメントをもつ高分子材料があげられる。また、ピエゾ材料を塗布する方式としては、浸漬（ドブ付け）塗装であってもよいしスプレー等による吹き付け塗装であってもよいし含浸塗装であってもよいしハケ塗りであってもよいし、コーター等による塗布装置による塗布であってもよい。ピエゾコート層Ｂ１２の厚みは、導体線Ｂ１１１の直径以上であることが好ましく、図８（ａ）に示すピエゾコート層Ｂ１２の厚さは、２０μｍであるが、１０μｍ以上５０μｍ以下であればよい。なお、ピエゾコート層Ｂ１２の厚さは、厚ければ厚いほどセンサ感度が良好になるが、ピエゾコート層Ｂ１２の厚さの限界値は、塗布するピエゾ材料の粘度や塗布方法によって決まってくる。また、ピエゾコート層Ｂ１２の厚さが厚すぎると電線センサＢ１が硬くなりすぎてしまい柔軟性に欠けてしまうといった欠点もある。

図８（ａ）に示す第２導体層Ｂ１３は、カーボンナノチューブ等のカーボンを含む高分子導電性材料が塗布されることで形成された層である。第２導体層Ｂ１３を形成する導電性材料としては、銀の微粒子を含む高分子導電性材料や銀ペースト等であってもよい。また、この導電性材料を塗布する方式としては、浸漬（ドブ付け）塗装であってもよいしスプレー等による吹き付け塗装であってもよいし含浸塗装であってもよいしハケ塗りであってもよいし、コーター等による塗布装置による塗布であってもよい。第２導体層Ｂ１３の厚さは、導体線Ｂ１１１の直径以下であることが好ましく、また、ピエゾコート層Ｂ１２の厚さ以下であることも好ましい。図８（ａ）に示す第２導体層Ｂ１３の厚さは、１０μｍであるが、５μｍ以上５０μｍ以下であればよい。

７本の導体線Ｂ１１１を撚り合わせる前に、各導体線Ｂ１１１の全周面に、ピエゾコート層Ｂ１２を形成し、次いで第２導体層Ｂ１３を形成し、最後に、７本の導体線Ｂ１１１を撚り合わせることで、図７に示す電線センサＢ１が完成する。

以上の説明では、第１導体Ｂ１１を構成する導体線Ｂ１１１として、機械的強度や電気抵抗が異なる複数種類の導体線が用いられているが、柔らかさや柔軟性をさらに高める場合や、電気抵抗をさらに低くする場合には、中心導体線Ｂ１１１２を、銅の導体線Ｂ１１１Ｃに代えてもよい。あるいは、７本の導体線Ｂ１１１を全て銅の導体線Ｂ１１１Ｃにしてもよい。反対に、機械的強度をさらに高める場合には、７本の導体線Ｂ１１１を全てステンレスワイヤの導体線Ｂ１１１Ｓにしてもよい。また、ステンレスワイヤの導体線Ｂ１１１Ｓに代えてタングステン、タングステン及びその合金等の高張力鋼材あるいは超高張力鋼からなる導体線を用いてもよいし、銅の導体線Ｂ１１１Ｃに代えて、チタンやチタン合金あるいはマグネシウムやマグネシウム合金等からなる導体線を用いてもよい。

さらに、これまでの導体線Ｂ１１１は、一本の導線構造であったが、導体線Ｂ１１１自身も撚り線構造であってもよい。

図８（ｂ）は、一本のステンレスワイヤの導体線Ｂ１１１Ｓを、７本のステンレスワイヤＢｓｙの撚り線構造とした例を示す図である。

図８（ｂ）の右側に示す導体線は、直径が３０μｍのステンレスワイヤＢｓｙを７本撚り合わせた撚り線であり、導体線が太くなる。図８（ｂ）の右側に示す導体線を用いた第１導体では、７本の導体線それぞれを１次撚り線として、その１次撚り線の全周面に、ピエゾコート層Ｂ１２を形成し、次いで第２導体層Ｂ１３を形成した上で、これら１次撚り線を最密構造に配置する。第１導体は、ピエゾコート層Ｂ１２と第２導体層Ｂ１３がそれぞれに形成された７本の１次撚り線をさらに撚り合わせた２次撚り線になる。２次撚り線の撚り方向は、１次撚り線の撚り方向と同じ方向である。ただし、第１導体Ｂ１１の柔軟性をさらに高めたい場合には、２次撚り線の撚り方向と１次撚り線の撚り方向とを逆方向にしてもよい。図８（ｂ）に示すの右側に示す導体線Ｂ１１１ｓを７本用いた第１導体Ｂ１１の切断荷重は０．０５８ｋＮになる。

なお、１次撚り線を構成するステンレスワイヤＢｓｙの本数は、７本に限らない。また、ステンレスワイヤＢｓｙ１本の直径は、１０μｍ以上４０μｍ以下であればよく、２０μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。ステンレスワイヤは、細ければ細いほど柔軟性は高められるが強度が低下し、太ければ太いほど柔軟性は低下するが強度が高められる。直径が２０μｍのステンレスワイヤＢｓｙを用いた場合には、第１導体Ｂ１１の切断荷重は０．０２５ｋＮになり、直径が４０μｍのステンレスワイヤＢｓｙを用いた場合には、第１導体Ｂ１１の切断荷重は０．１０７ｋＮになる。また、１次撚り線を構成するステンレスワイヤＢｓｙの直径も、導体線Ｂ１１１ごとに異ならせてもよい。例えば、太い１次撚り線を得るために、相対的に太いステンレスワイヤＢｓｙを用いてもよいし、細い１次撚り線を得るために、相対的に細いステンレスワイヤＢｓｙを用いてもよい。さらには、１次撚り線を構成するステンレスワイヤＢｓｙの本数を、導体線Ｂ１１１ごとに異ならせてもよい。例えば、太い１次撚り線を得るために、相対的に多数本のステンレスワイヤＢｓｙを用いてもよいし、細い１次撚り線を得るために、相対的に少数本のステンレスワイヤＢｓｙを用いてもよい。また、１次撚り線は、ステンレスワイヤＢｓｙのみからなるものの他に、他の導電性材料の線とステンレスワイヤＢｓｙを撚り合わせたものであってもよい。ここにいう導電性材料としては、ステンレスと、電気抵抗値が異なる材料であったり機械的強度が異なる材料であったりする。例えば、銅、チタン、マグネシウム等の一種類であってもよいし、これらの材料の組み合わせであってもよい。さらに、第１導体Ｂ１１は、１次撚り線の導体線のみから構成されたものであってもよいし、１次撚り線の導体線と、図８（ｂ）の左側に示す導体線Ｂ１１１のように、撚り線構造ではない１本の金属製の導体線とから構成されたものであってもよい。より具体的には、外側導体線Ｂ１１１１として１次撚り線の導体線を用い、中心導体線Ｂ１１１２として撚り線構造ではない導体線を用いてもよいし、あるいはその逆で、外側導体線Ｂ１１１１として撚り線構造ではない導体線を用い、中心導体線Ｂ１１１２として１次撚り線の導体線を用いてもよいし、外側導体線Ｂ１１１１として、１次撚り線の導体線と撚り線構造ではない導体線を周方向に交互に配置し、中心導体線Ｂ１１１２として１次撚り線の導体線あるいは撚り線構造ではない導体線を用いてもよい。

また、図７及び図８を用いて説明した第１導体Ｂ１１については、様々な変形が可能である。まず、中心導体線Ｂ１１１２にも、ピエゾコート層Ｂ１２および第２導体層Ｂ１３が形成されているが、中心導体線Ｂ１１１２には、ピエゾコート層Ｂ１２および第２導体層Ｂ１３が形成されていない導体線を用いてもよい。あるいは、中心導体線Ｂ１１１２は、ピエゾコート層Ｂ１２は形成されているが第２導体層Ｂ１３は形成されていない導体線であっても、外側導体線Ｂ１１１１の第２導体層Ｂ１３を利用して中心導体線Ｂ１１１２におけるセンシングが可能になる。

また、第１導体Ｂ１１を構成する導体線Ｂ１１１の本数は、７本に限られず、さらには、最密構造の配置でなくてもよい。例えば、一本の中心導体線Ｂ１１１２に代えて内側導体線を複数本配置してもよい。あるいは、中心導体線Ｂ１１１２の周囲を、７本以上の外側導体線Ｂ１１１１で囲んだ構成であってもよいし、５本以下の外側導体線Ｂ１１１１で囲んだ構成であってもよい。

さらに、第１導体Ｂ１１を構成する導体線Ｂ１１１の直径を異ならせてもよい。例えば、中心導体線Ｂ１１１２の直径を外側導体線Ｂ１１１１の直径よりも大きくしてもよいし、あるいは反対に小さくしてもよい。

また、図８に示す、中心導体線Ｂ１１１２と外側導体線Ｂ１１１１との隙間ＢＳ１（隣り合う外側導体線Ｂ１１１１どうしの間のうち内側の間）に、導線を配置してもよい。この隙間ＢＳ１に配置される導線としては、１本の銅線であってもよいし、ステンレスワイヤＢｓｙの撚り線であってもよいし、複数の細い銅線を撚り合わせた撚り線であってもよい。さらに、隣り合う外側導体線Ｂ１１１１どうしの隙間のうち外側の隙間ＢＳ２にも、導線を配置してもよい。この外側の隙間ＢＳ２に配置される線状体も、１本の銅線であってもよいし、ステンレスワイヤＢｓｙの撚り線であってもよいし、複数の細い銅線を撚り合わせた撚り線であってもよい。ここで説明したように、第１導体Ｂ１１を構成する導体線Ｂ１１１どうしの隙間に、さらに導線を追加してもよい。

また、圧電体であるピエゾコート層Ｂ１２に代えて、帯状のピエゾフィルムを螺旋状に巻き付けてもよい。例えば、幅０．０７ｍｍの帯状のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなるピエゾフィルムを導体線Ｂ１１１の周面に螺旋状に巻き付ける際に、導体線Ｂ１１１の延在方向に隣り合うピエゾフィルムの幅方向の一端と他端どうしを重ね合わせた状態で巻き付けてもよい。こうすることで、ピエゾフィルムの面積をなるべく大きくとることができ、センサ感度の向上につながる。帯状のピエゾフィルムの幅は、０．０７ｍｍに限られず、０．０３ｍｍ以上２ｍｍ以下であればよく、０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下が好ましい。ピエゾフィルムの幅が狭すぎると導体線Ｂ１１１の周面に螺旋状に巻き付ける際に導体線Ｂ１１１の延在方向に隣り合うピエゾフィルムの間に隙間が生じやすくなってしまう。隙間が生じた箇所は、センシングできない箇所になってしまうと同時に外側に配置された第２導体層Ｂ１３とショートしてまうためセンサ信号が取れなくなってしまうといった不都合が生じる。一方、ピエゾフィルムの幅が広すぎると導体線Ｂ１１１の外周面に螺旋状に巻き付ける際に弛みが生じやすくなってしまう。また、ピエゾフィルムの厚さは、２０μｍ以上１００μｍ以下であって、２５μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましい。ピエゾフィルムの厚さが薄すぎるとセンサとしての感度が不十分になってしまい、反対に厚すぎると線状センサが硬くなりすぎてしまい柔軟性に欠けてしまう。さらに、ピエゾフィルムは、ピエゾ特性が、長手方向（伸び方向）にしか対応していないものよりも、結晶の配向性により複数方向（伸び方向及び曲げ方向）に対応したものである方が好ましい。

以上、圧電体を、ピエゾコート層Ｂ１２に代えて、帯状のピエゾフィルムを螺旋状に巻き付ける例を説明したが、フィルムを巻き付けるよりも塗布の方が、圧電体の厚さを薄くすることが容易であり、電線センサＢ１を細くすることができる。

また、ピエゾコート層Ｂ１２あるいはピエゾフィルムの外側に、第２導体である第２導体層Ｂ１３に代えて１本の導線を１列に螺旋状に巻き付けたものであってもよい。すなわち、横巻きシールドの構成である。ここでの導線としては、直径５０μｍのスズメッキ軟銅線を用いてもよい。なお、銅線に限らず、ステンレスワイヤの撚り線であってもよい。さらに、ピエゾコート層Ｂ１２あるいはピエゾフィルムの外側に、導線をクロスして編み上げた編組シールドであってもよいし、テープ状の導体を螺旋状に巻き付けていったテープシールドであってもよい。ただし、横巻きシールドが最も柔軟性が高い。またさらに、複数本の導線をピエゾコート層Ｂ１２あるいはピエゾフィルムの外側に螺旋状に巻き付けていったものであってもよいし、複数本のテープ状の導体を螺旋状に巻き付けていったものであってもよい。ここで、導体線Ｂ１１１は、第２導体よりも機械的強度が高いものである。

以上、第２導体を、第２導体層Ｂ１３に代えて、導線を用いる例を説明したが、導線を用いるよりも導電性材料を塗布した方が、第２導体の厚さを薄くすることが容易であり、電線センサＢ１を細くすることができる。

図７及び図８（ａ）に示す電線センサＢ１の直径は、０．２４ｍｍである。

また、図７に示す電線センサＢ１は、第２導体のさらに外側にシースを設けてもよい。シースは、第２導体を覆うものであり、耐摩耗性、耐薬品性、防錆性を高めるためのものである。シースも、塗布によって形成されたシース層である。ここにいう塗布とは、浸漬（ドブ付け）塗装であってもよいし吹き付け塗装であってもよいしハケ塗りであってもよいし、コーター等による塗布装置による塗布であってもよい。また、ピンホールが発生することを考慮して複数回塗布することが好ましい。例えば、厚さが６μｍのシース層を２回塗布してもよい。また、シース層は、単層構造であってもよいし、複層構造であってもよい。例えば、内層と外層とからなる２層構造であってもよく、内層は、外装に比べて柔らかい材料（例えば、ポリアミド合成樹脂やポリ塩化ビニル樹脂）を塗布することで形成し、外層は、内層に比べて耐摩耗性が高い材料（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、４フッ化・６フッ化プロピレン フッ素樹脂（ＦＥＰ）、４フッ化エチレンエチレン共重合（ＥＰＦＥ）、４フッ化エチレンパーフロロアルコキシエチレン共重合 フッ素樹脂（ＰＦＡ））を塗布することで形成してもよい。また、外層は、内層よりも厚くてもよい。さらに、内層は、可燃性材料で形成されていてもよいが、外層は、難燃性材料、不燃性材料、耐炎性材料で形成されていることが好ましい。シース層全体の厚みは５μｍ以上５０μｍ以下程度である。

なお、シースは、ポリエステルテープやチューブタイプのものであってもよく、その厚みは、２０μｍ以上５０μｍ以下であればよい。テープやチューブタイプであっても、単層構造にしてもよいし、複層構造にしてもよい。ただし、テープやチューブタイプよりも、シース層を塗布により形成した方が、シースの厚さを薄くすることが容易であり、電線センサＢ１を細くすることができる。また、耐摩耗性、耐薬品性、防錆性を高める必要がなければ、シースを設けなくてもよい。

さらに、図７に示すように、第１導体Ｂ１１は、７本の導体線Ｂ１１１を撚り合わせたものであったが、複数の導体線が直線状に束になったものであってもよい。このように複数の導体線が直線状に束になったものは、シースによって束ねることができる。

以上説明した、図７及び図８の第１導体Ｂ１１についての様々な変形は、図９以降の図面を用いて説明する各種センサにも技術的矛盾が生じないない限り適用可能である。

続いて、ここで説明する電線センサの作用効果について説明する。

図９は、ここで説明する電線センサの作用効果を説明するための図である。

図９（ａ）には、太目の第１導体Ｂ１１ｆとその周囲を覆うピエゾ材料ＢＰが示されている。図９（ａ）に示す第１導体Ｂ１１ｆの半径を５とし、ピエゾ材料ＢＰの厚さを１とする。図９（ａ）に示す第１導体Ｂ１１ｆとその周囲を覆うピエゾ材料ＢＰ全体の太さは１２になり、図９（ａ）に示すピエゾ材料ＢＰの断面積は１１πになる。

ピエゾ材料を塗布する場合には、ピエゾ材料の厚さの限界値は、ピエゾ材料の粘度や塗布方法によって決まってくる。図９（ｂ）に示す例では、ピエゾ材料ＢＰの厚さを１に保つことができ、ピエゾ材料ＢＰの厚さを同じにしたまま第１導体を細くした例が示されている。図９（ｂ）に示す第１導体Ｂ１１ｔの半径は４である。図９（ｂ）に示す第１導体Ｂ１１ｔとその周囲を覆うピエゾ材料ＢＰ全体の太さは１０になり、図９（ｂ）に示すピエゾ材料ＢＰの断面積は９πになる。ピエゾ材料ＢＰの厚さを同じに保ったまま第１導体を細くすると、ピエゾ材料ＢＰの断面積が減少することがわかる。

図９（ｃ）には、７本の導体線からなる第１導体が示されている。各導体線Ｂ１１１ｔの半径は２／３である。また、各導体線Ｂ１１１ｔの周囲を覆うピエゾ材料ＢＰの厚さも１に保つことができ、図９（ａ）や同図（ｂ）に示すピエゾ材料ＢＰの厚さと同じである。図９（ｃ）に示す全体の太さも１０であるのに対して、図９（ｃ）に示す、７本の導体線Ｂ１１１ｔそれぞれの周囲を覆うピエゾ材料ＢＰの総断面積は、およそ１６．３π（２．３π×７）になり、図９（ａ）の断面積である１１πよりも大きい。このことから、１本の導体線を細くするよりも、複数本の導体線に分け、各導体線の周囲に、同じ厚さのピエゾ材料ＢＰを担持させた方が、ピエゾ材料ＢＰの断面積は合計では大きくなり、センサ感度が低下しないことがわかる。

図９（１）は、電線センサＢ１を上下方向にカットした断面斜視図である。なお、第２導体は図示省略されている。この図９（１）に示す電線センサＢ１に下側から上側に向かって力がかかり、電線センサＢ１は上側を凸にした湾曲形状に変形する。

図９（２）は、上側を凸にした湾曲形状に変化した電線センサＢ１を、図９（１）に示す側面側とは反対の反側面側から見た図である。すなわち、図９（１）に示す矢印の方向に見た図である。

図９（２）に示す電線センサＢ１では、導体線Ｂ１１１よりもピエゾ材料ＢＰの方が柔らかいことから、上側のピエゾ材料ＢＰは伸び、下側のピエゾ材料ＢＰは縮む傾向にある。この伸縮関係によって、上側と下側とでは電荷の発生が相殺される場合があると考えられる。そうなったときでも、図９（１）に示す側面側（図９（２）では紙面奥側）と反側面側（図９（２）では紙面手前側）とで、電荷が発生し、センサ信号が出力されると考えられる。そのため、側面側と反側面側におけるピエゾ材料ＢＰの厚さは重要になる。実際には、どの方向が側面側と反側面側になるか定まっていないため、ピエゾ材料ＢＰの厚さをどの方向にもできるだけ厚くしておくことが必要になる。図９（ｃ）に示す態様では、１本の導体線の太さに対するピエゾ材料ＢＰの厚みの割合が、図９（ａ）や同図（ｂ）に示す例よりも高い。すなわち、ピエゾ材料の厚さは導体線の直径以上であることが好ましい。

図１０は、７本の導体線Ｂ１１１を撚り合わせた後に、ピエゾコート層Ｂ１２’を形成し、次いで第２導体層Ｂ１３’を形成した集合態様の電線センサの例を示す図である。

図１０（ａ）は、最密構造に配置された７本の導体線Ｂ１１１が撚り合わせた後の様子を示す図である。図１０（ａ）に示す第１導体Ｂ１１には、ステンレスワイヤの導体線Ｂ１１１Ｓと銅の導体線Ｂ１１１Ｃが用いられている。すなわち、図１０（ａ）に示す第１導体Ｂ１１は、異なる種類の導体線を撚り合わせたものである。図１０（ａ）に示す隣り合う導体線Ｂ１１１は互いに接している。図１０（ａ）に示す導体線Ｂ１１１は、１本が直径１０μｍであり、第１導体Ｂ１１の太さは３０μｍになる。図１０（ａ）に示す第１導体Ｂ１１は、内部導体の一例に相当する。

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す撚り合わされた７本の導体線Ｂ１１１にポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のピエゾ材料を塗布した状態を示す図である。

図１０（ｂ）に示す外側導体線Ｂ１１１１のうち外側に面する部分にピエゾ材料が担持されている。すなわち、外側導体線Ｂ１１１１のうち外側に面する部分のみにピエゾコート層Ｂ１２’が形成されている。図１０（ｂ）に示すピエゾコート層Ｂ１２’には、６か所に窪みＢＤが形成されている。この窪みＢＤは、撚り線構造ではなく１本の導体線からなる第１導体にピエゾ材料を塗布しても形成されないものである。この窪みＢＤによってピエゾ材料の厚さに変化が生じている。すなわち、窪みＤが形成された部分のピエゾ材料の厚さｔｄは、窪みＢＤと窪みＢＤのちょうど中間の部分のピエゾ材料の厚さｔ２よりも厚くなっている。したがって、窪みＢＤが形成された部分では、ピエゾ材料の体積が大きいことからセンサ感度が他の部分よりも良好である。そして窪みＢＤは、周方向に均等に設けられており、どの方向に曲げられても高感度な電線センサとして機能する要因になる。

図１０（ｂ）に示すピエゾコート層Ｂ１２’の厚さ（ｔ２）は１０μｍである。また、図１０（ａ）に示す隣り合う導体線Ｂ１１１は互いに接していたが、毛細管現象によりピエゾ材料が、中心導体線Ｂ１１１２と外側導体線Ｂ１１１１との隙間ＢＳ１（隣り合う外側導体線Ｂ１１１１どうしの間のうち内側の間）に浸透し、その隙間ＢＳ１はピエゾ材料によって埋められている。ただし、ピエゾ材料の粘度や塗布方法によっては、ピエゾ材料が上記隙間ＢＳ１に浸透せず、外側導体線Ｂ１１１１の周面のうち外側に面する部分のみにピエゾ材料が担持された形態になる場合もある。

図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）に示す、外側導体線Ｂ１１１１のうち外側に面する部分のみにピエゾコート層Ｂ１２’が形成されたものに、カーボンナノチューブ等のカーボンを含む高分子導電性材料を塗布した状態を示す図である。

図１０（ｃ）に示すピエゾコート層Ｂ１２’の外側には第２導体層Ｂ１３’が形成されており、ピエゾコート層Ｂ１２’は第２導体層Ｂ１３’によって覆われている。すなわち、第２導体層Ｂ１３’からなる第２導体は、外側導体線Ｂ１１１１の周面に担持されたピエゾ材料のうち外側に面する部分のみに担持されている。図１０（ｃ）に示す第２導体層Ｂ１３’からなる第２導体は、外部導体の一例に相当する。図１０（ｃ）に示す第２導体層Ｂ１３’の厚さ（ｔ３）は５μｍである。なお、中心導体線Ｂ１１１２と外側導体線Ｂ１１１１との隙間ＢＳ１は、上述の如くピエゾ材料によって埋められているため、高分子導電性材料が入り込む余地はない。一方、上記隙間ＢＳ１がピエゾ材料によって埋められていない場合には、毛細管現象により高分子導電性材料がその隙間ＢＳ１に浸透し、その隙間ＢＳ１が高分子導電性材料によって埋められる場合もある。ただし、高分子導電性材料の粘度や塗布方法によっては、高分子導電性材料も上記隙間ＢＳ１に浸透せず、その隙間ＢＳ１が空間として残る場合もある。

こうして、図１０（ｃ）に示す電線センサＢ１が完成する。図１０（ｃ）に示す電線センサは、図８（ａ）に示す電線センサと同じものではないが、符号は共通して「１」を用いる。図１０（ｃ）に示す電線センサＢ１の構成は、最も細くすることができる構成であり、第２導体層Ｂ１３’までの太さが６０μｍである。これに、シース層を二重構造で設けても０．１ｍｍの電線センサＢ１を実現することができる。

また、製造が容易で低コストに得ることができる電線センサＢ１としては、直径２０μｍの導体線Ｂ１１１を用い、太さが６０μｍの第１導体Ｂ１１に、厚さが２０μｍのピエゾコート層Ｂ１２’を形成し、さらに、厚さが１０μｍの第２導体層Ｂ１３’を形成する。この構成では、第２導体層Ｂ１３’までの太さが０．１２ｍｍである。これに、シース層を二重構造で設けても０．１５ｍｍ以下の電線センサＢ１を実現することができる。

なお、図１０（ａ）に示す第１導体Ｂ１１は、７本の導体線Ｂ１１１を撚り合わせたものであったが、撚り合わせずに複数の導体線が直線状に束になったものであってもよい。この場合であっても、ピエゾ材料を塗布することや、導電性材料を塗布することで、複数の導体線どうしが互いに接着され、束ねられる。あるいは、シースによっても束ねられる。

図１１は、それぞれピエゾコート層Ｂ１２が形成されている７本の導体線Ｂ１１１を撚り合わせた後に、第２導体層Ｂ１３’を形成した分散態様の電線センサの例を示す図である。

図１１（ａ）に示す７本の導体線Ｂ１１１それぞれの周面には、ピエゾコート層Ｂ１２が形成されている。なお、中心導体線Ｂ１１１２には、ピエゾコート層Ｂ１２が形成されていない導体線を用いてもよい。また、ピエゾコート層Ｂ１２に代えて、帯状のピエゾフィルムが螺旋状に巻き付けられた導体線であってもよい。これら７本の導体線Ｂ１１１は、最密構造に配置された状態で撚り合わされており、図１１（ａ）に示す隣り合う導体線Ｂ１１１の周面に形成されているピエゾコート層Ｂ１２は互いに接している。図１１（ａ）に示す隣り合う導体線Ｂ１１１の間に、ピエゾコート層Ｂ１２が介在しており、各導体線Ｂ１１１は分散配置されている。また、図１１（ａ）に示す導体線Ｂ１１１は、１本が直径１０μｍであり、ピエゾコート層Ｂ１２の厚さも１０μｍである。

図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す撚り合わされた７本の導体線Ｂ１１１にカーボンナノチューブ等のカーボンを含む高分子導電性材料を塗布した状態を示す図である。

図１１（ｂ）に示す外側導体線Ｂ１１１１の周面に形成されたピエゾコート層Ｂ１２のうち、外側に面する部分にのみ第２導体層Ｂ１３’が形成されている。図１１（ｂ）に示す第２導体層Ｂ１３’の厚さ（ｔ３）は５μｍである。また、図１１（ａ）に示す隣り合う導体線Ｂ１１１の周面に形成されているピエゾコート層Ｂ１２は互いに接していたが、毛細管現象により高分子導電性材料が、中心導体線Ｂ１１１２と外側導体線Ｂ１１１１との隙間ＢＳ１（隣り合う外側導体線Ｂ１１１１どうしの間のうち内側の間）に浸透し、その隙間ＢＳ１は高分子導電性材料によって埋められている。ただしここでも、高分子導電性材料の粘度や塗布方法によっては、高分子導電性材料が上記隙間ＢＳ１に浸透しない場合もある。また、外側導体線Ｂ１１１１どうしの隙間のうち外側の隙間ＢＳ２は、厳密には図１１（ｂ）に２点鎖線で示すように高分子導電性材料で埋められる場合がある。こうして、図１１（ｂ）に示す電線センサＢ１が完成する。なお、図１１（ｂ）に示す電線センサは、図８（ａ）に示す電線センサと同じものではないが、ここでも符号は共通して「１」を用いる。図１１（ｂ）に示す電線センサＢ１では、第２導体層Ｂ１３’までの太さが０．１ｍｍである。

また、製造が容易で低コストに得ることができる電線センサＢ１としては、直径２０μｍの導体線Ｂ１１１を用い、厚さが２０μｍのピエゾコート層Ｂ１２を形成し、さらに、厚さが１０μｍの第２導体層Ｂ１３’を形成する。この構成では、第２導体層Ｂ１３’までの太さが０．２ｍｍである。

なお、ここでの例でも、それぞれピエゾコート層Ｂ１２が形成されている７本の導体線Ｂ１１１を撚り合わせているが、撚り合わせずに、複数の導体線が直線状に束になったものであってもよい。この場合であっても、導電性材料を塗布することで、複数の導体線どうしが互いに接着され、束ねられる。あるいは、シースを設ければ、そのシースによっても束ねられる。

図７から図１１を用いて説明した電線センサＢ１は、十分に細いため、血管の中に通すことができる。電線センサＢ１の先端に接触子を設け、接触子から血管内に挿入し、臓器の壁面に接触子を接触させてその壁面の硬さを測定することができる。臓器の壁面の硬さを測定することができれば、癌細胞の発見につなげることができる。

また、シースを設けた図７から図１１の電線センサＢ１を複数本用意し、それら複数本の電線センサＢ１をシースでさらに被覆して線状センサとしてもよい。例えば、シースを設けた電線センサＢ１を７本用意し、それら７本の電線センサＢ１を最密構造に配置した状態で撚り合わせた上で、シースでさらに被覆してもよい。１本１本の電線センサＢ１では、シースが破れてしまうと、水等が侵入して腐食してしまったり、電流がリークしてしまう場合があるが、シースを設けた電線センサＢ１が複数本あり、それらがシースでさらに被覆されていると、１本の電線センサＢ１のシースが破れても、他の電線センサＢ１のセンサ信号を得ることができ、耐久性や信頼性が向上する。図７から図１１を用いて説明した電線センサＢ１は十分に細くすることができるものであるため、このように複数本の電線センサＢ１をシースでさらに被覆しても従来よりも全体の太さを抑えた線状センサを得ることができる。

また、図２に示す帯状センサＡ２では、電線センサＡ１に代えて、図７から図１１を用いて説明した電線センサＢ１を用いてもよい。なお、図２に示す縦ワイヤＡ２１を、ステンレスワイヤを７本撚り合わせた１次撚り線を最密構造に配置した状態でさらに撚り合わせた２次撚り線にしてもよい。この縦ワイヤＡ２１は、縦線状体の一例に相当する。

また、図３に示す面状センサＡ３でも、電線センサＡ１に代えて、図７から図１１を用いて説明した電線センサＢ１を用いてもよい。

なお、電線センサＢ１が細くて柔らかくなると（例えば、太さが２ｍｍ以下になると）、他の繊維と一緒に一般的な織り方（例えば、平織りや綾織等）で織ることができる。

また、図３に示す面状センサＡ３の電線センサＡ１に代えて、図７から図１１を用いて説明した電線センサＢ１を用い、触感センサに利用する場合においても、制御部が備えられる。ここでの制御部も、図３に示す面状センサＡ３を触感センサに利用した場合に備えられる制御部と同じであり、先に説明した制御部に関する説明や判定の説明と同じであるため説明を省略する。

また、図７から図１１を用いて説明した電線センサＢ１は、図５および図６等を用いて説明した電線センサＡ１の他の利用例にも利用することができる。すなわち、螺旋状に周回した電線センサＢ１として利用することもできるし、電線センサＢ１を織物のように織ることで帯状センサや面状センサを製作することもできるが、電線センサＢ１を編み物のように、伏せ止めしてもよいし、メリヤス編みしてもよい。

また、電線センサＢ１は、従来のセンサよりも細くすることで柔軟性を高めることができることから、図５（ａ）を用いて説明した編物状のセンサとしても利用することができる。

また、圧電体であるピエゾコート層Ｂ１２に代えて、帯状のピエゾフィルムを螺旋状に巻き付けるにあたり、図５（ｂ）を用いて説明したようにして、導体線Ｂ１１１にピエゾフィルムを巻き付けていけばよい。

また、電線センサＢ１も、キュリー温度を超えるまで部分的に加熱することで、センサ部と、出力信号の送信線とに分けて使用することができる。

さらに、電線センサＢ１を用いた面状センサも、図３に示す面状センサと同じく、Ｘ軸方向には伸縮することはなく、Ｙ軸方向にも伸縮することはないが、対角線方向には伸縮可能であり、図５（ｃ）に示すように９０度回転させた状態で使用すれば、白抜きの矢印方向に伸縮可能な面状センサになる。さらに、第１電線センサがＸ軸方向に延在し第２電線センサがＹ軸方向に延在した面状センサと、電線センサＢ１を用いて図５（ｃ）に示す面状センサに適用したものを重ねて配置すれば、Ｘ軸方向にも、Ｙ軸方向にも、対角線方向にも伸縮するセンサを実現することができる。

また、電線センサＢ１を用いた帯状センサも、溶接された配管に巻き付け、溶接部の欠陥検査に利用することができる。

さらに、電線センサＢ１を用いた面状センサも、高所において振動を検出するものや、人の心拍や呼吸を振動として検出するものや、介護等の各種の監視や、ペットの監視に利用することもできる。

また、電線センサＢ１を用いた面状センサを配置した手袋を、ロボットハンドに装着してもよいし、人に装着させて、各種作業等における把持力等のデータ取りに用いてもよい。

また、電線センサＢ１を用いた面状センサも、手指の拘縮患者ためのリハビリ用のグリップに応用することができる。

さらに、電線センサＢ１を用いた面状センサも、図６を用いて説明したようにロボットハンドに適用させることができる。

なお、これまで説明した実施形態や、図７から図１１を用いて説明した電線センサＢ１の他の利用例は適宜組み合わせることが可能である。

以下に、図７から図１１を用いて説明したことを含めた技術的思想を記す。

図７から図１１を用いて説明した第２の特徴的な線状センサは、
複数の導体線を有する第１導体と、
第２導体とを備え、
前記複数の導体線のうち、少なくとも前記第１導体の外周面を構成する外側導体線が、周面にピエゾ材料を担持したものであり、
前記第２導体が、少なくとも、前記外側導体線の周面に担持されたピエゾ材料の外側に配置されたものであることを特徴とする。

従来より、第１導体の外周面にピエゾ材料（圧電材料）が配置された線状センサが知られている（例えば、特開２００８−１５１６３８号公報等参照）。この線状センサは、触覚センサや振動センサ等に利用することができる。触覚センサは、人が触れる態様で使用されることがあり、センサ自身に柔らかい触感が求められる場合がある。また、振動センサとして利用する場合にも、センサを対象物に巻き付けたり、センサ自身が曲げられた状態で使用されることもあり、柔軟性が求められる場合がある。柔らかい触感や柔軟性を得るためには、第１導体を細くすることが考えられる。また、これまでは太すぎて線状センサを挿入して検査することができなかった箇所でも、線状センサを細くすることができれば検査が可能となる場合もある。

しかしながら、ピエゾ材料の厚みを同じにしたまま第１導体を細くしようとすると、ピエゾ材料の単位長さ当りの体積が減少してしまう。センサ感度は、ピエゾ材料の体積に比例し、体積が小さくなればなるほどセンサ感度は低下してしまう。

一方、上記第２の特徴的な線状センサによれば、前記第１導体を構成する複数の導体線ごとにピエゾ材料が担持されているため、ピエゾ材料の厚みを同じにしたまま該第１導体を細くしても、ピエゾ材料の単位長さ当りの体積が減少してしまうことがないか、体積の減少が抑えられる。したがって、前記第１導体を細くしてもセンサ感度が低下しない、あるいはセンサ感度の低下が抑えられた線状センサを実現することができる。

前記第１導体は、前記複数の導体線が一つにまとまった集合態様であってもよいし、該複数の導体線が分散配置された分散態様であってもよい。

集合態様では、前記複数の導体線が直線状に束になったものであってもよいし、前記複数の導体線が撚られたものであってもよい。

前記複数の導体線が撚られたものである場合には、ステンレスワイヤを撚り合わせた撚り線であってもよい。このステンレスワイヤ１本の直径は、１０μｍ以上４０μｍ以下であってもよく、２０μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。ステンレスワイヤは、細ければ細いほど柔軟性は高められるが強度が低下し、太ければ太いほど柔軟性は低下するが強度が高められる。

前記第１導体は、断面形状が、前記撚り線が正六角形の各頂点および該正六角形の中心に配置された状態で全体が撚られたものであってもよい。すなわち、最密構造のものであってもよい。

さらに、前記第１導体は、前記撚り線のみから構成されたものであってもよいし、前記撚り線と他の金属線から構成されたものであってもよい。例えば、前記撚り線が正六角形の各頂点に配置され該正六角形の中心に銅線が配置された状態で全体が撚られたものであってもよいし、前記撚り線が正六角形の頂点のうち一つおきに配置され残りの頂点には銅線が配置され、該正六角形の中心には銅線又は前記撚り線が配置された状態で全体が撚られたものであってもよい。

前記第１導体の直径は、０．０３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であってもよく、０．０６ｍｍ以上であることが低コストで製造することができたり製造が容易であり、０．５ｍｍ以下であることが細さの面では好ましい。

前記第１導体は、中心に位置する中心導体線の周囲に前記外側導体線が配置されたものを撚った構造のものであってもよい。前記中心導体線も、周面にピエゾ材料を担持したものであってもよく、この場合には第１導体は分散態様になる。一方、前記中心導体線は、周面にピエゾ材料を担持していないものであってもよく、この場合には第１導体は集合態様になる。第１導体が分散態様であっても集合態様であっても、前記中心導体線は、ステンレスワイヤやタングステン等の高張力鋼材、超高張力鋼、タングステン及びその合金、チタン及びその合金、Ｍｇ及びその合金等の材料等の導線からなるものであってもよいし、前記外側導体線よりも機械的強度が高いものであってもよい。また、前記外側導体線は、銅からなるものであってもよく、前記中心導体線よりも電気抵抗が低く、かつ柔らかいものであってもよい。あるいは、前記外側導体線は、相対的に電気抵抗が低くかつ柔らかいものと、相対的に電気抵抗が高くかつ機械的強度が高いものの２種類を用意し、これら２種類の外側導体線を周方向に交互に配置したものであってもよい。

前記外側導体線が、全周面にピエゾ材料を担持したものであってもよいし、周面のうち外側に面する部分のみにピエゾ材料を担持したものであってもよい。

前記ピエゾ材料は、帯状のピエゾフィルムであってもよい。すなわち、前記複数の導体線を撚り合わせる前に、各導体線の周面に帯状のピエゾフィルムを螺旋状に巻き付けておき、各導体線の周面にピエゾ材料を担持させた構造としてもよい。この構造の場合には、第１導体は分散態様になる。前記ピエゾフィルムは、幅が０．０３ｍｍ以上２ｍｍ以下のものであって、好ましくは０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下のものである。前記ピエゾフィルムは、前記導体線の周面に螺旋状に巻き付ける際に該導体線の延在方向に隣り合うピエゾフィルムの幅方向の一端と他端どうしを重ね合わせた状態で巻き付けていき、隙間が生じないようにする。ピエゾフィルムの幅が狭すぎると前記導体線の外周面に螺旋状に巻き付ける際に該導体線の延在方向に隣り合うピエゾフィルムの間に隙間が生じやすくなってしまう。隙間が生じた箇所は、センシングできない箇所になってしまうと同時に外側に配置された前記第２導体とショートしてまうためセンサ信号が取れなくなってしまうという不都合が生じる。一方、ピエゾフィルムの幅が広すぎると前記導体線の周面に螺旋状に巻き付ける際に弛みが生じやすくなってしまう。なお、ピエゾフィルムの幅方向の一端と他端どうしを重ね合わせることでピエゾフィルムの面積をなるべく大きくとることができ、センサ感度の向上につながる。前記ピエゾフィルムの厚さは、２０μｍ以上１００μｍ以下であって、２５μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましい。前記ピエゾフィルムの厚さが薄すぎるとセンサとしての感度が不十分になってしまい、反対に厚すぎると線状センサが硬くなりすぎてしまい柔軟性に欠けてしまう。前記ピエゾフィルムは、ピエゾ特性が、長手方向（伸び方向）にしか対応していないものよりも、結晶の配向性により複数方向（伸び方向及び曲げ方向）に対応したものである方が好ましい。

あるいは、前記複数の導体線を撚り合わせる前に、該導体線の周面にピエゾ材料を塗布しておき、該導体線の周面にピエゾ材料を担持させた構造としてもよい。ここにいう塗布とは、浸漬（ドブ付け）塗装であってもよいし吹き付け塗装であってもよいしハケ塗りであってもよいし、コーター等による塗布装置による塗布であってもよい。さらには、前記外側導体線自身も、撚り線構造である場合には、ピエゾ材料を含浸させ、毛細管現象で該外側導体線内部までピエゾ材料が浸透したものであってもよい。この場合にも、第１導体は分散態様になる。

また、前記複数の導体線を撚り合わせた後に、前記第１導体の外周面にピエゾ材料を塗布することで、前記外側導体線の周面にピエゾ材料を担持させた構造としてもよい。ここにいう塗布とは、浸漬（ドブ付け）塗装であってもよいし吹き付け塗装であってもよいしハケ塗りであってもよいし、コーター等による塗布装置による塗布であってもよい。さらには、前記第１導体にピエゾ材料を含浸させ、毛細管現象で該第１導体の内部までピエゾ材料が浸透したものであってもよい。この場合には、第１導体は集合態様になる。

塗布されたピエゾ材料の厚さは前記導体線の直径以上であることが好ましく、例えば、０．０１ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下である。

前記第２導体を覆うシースが設けられたものであってもよい。このシースは、耐摩耗性、耐薬品性、防錆性を高めるためのものである。シースも、塗布によって形成されたものであってもよく、さらには、複層構造であってもよい。ここにいう塗布とは、浸漬（ドブ付け）塗装であってもよいし吹き付け塗装であってもよいしハケ塗りであってもよいし、コーター等による塗布装置による塗布であってもよい。また、ピンホールが発生することを考慮して複数回塗りすることが好ましい。なお、シースの厚みは５μｍ以上５０μｍ以下程度である。シースを含めた線状センサの直径は０．１ｍｍにすることも可能である。

また、
前記第１導体は、前記複数の導体線を撚り合わせたものであってもよい。

前記複数の導体線を甘撚、あるいは中撚程度に撚っておくことで、撚りの方向とは逆方向の緩みを許容し、この緩みが柔軟性を与えることができる。

また、
隣り合う前記外側導体線どうしの間に、ピエゾ材料が充填されていることを特徴とする態様であってもよい。

この態様は、前記複数の導体線を撚り合わせた後に、前記第１導体の外周面にピエゾ材料を塗布することで実現することができる態様である。

なお、隣り合う前記外側導体線どうしの間のうち、外側の間にのみピエゾ材料が充填されていてもよいし、内側の間にのみピエゾ材料が充填されていてもよいし、外側の間と内側の間の両方にピエゾ材料が充填されていてもよい。隣り合う前記外側導体線どうしの間のうち内側の間に充填されたピエゾ材料は、毛細管現象で浸透したピエゾ材料である。

また、
前記第２導体が、前記外側導体線の周面に担持されたピエゾ材料のうち、少なくとも外側に面する部分に担持されたものであってもよい。

前記第２導体が、前記外側導体線の周面に担持されたピエゾ材料のうち外側に面する部分のみに担持されたものであってもよいし、前記外側導体線の全周面に担持されたピエゾ材料全体に担持されたものであってもよい。

また、前記第２導体は、導電性材料を塗布することで形成されたものであってもよい。ここにいう塗布とは、浸漬（ドブ付け）塗装であってもよいし吹き付け塗装であってもよいしハケ塗りであってもよいし、コーター等による塗布装置による塗布であってもよい。

塗布された、前記第２導体を形成する導電性材料の厚さは、前記導体線の直径以下であることが好ましく、また、塗布されたピエゾ材料の厚さ以下であることも好ましい。この導電性材料の厚さは、例えば、５μｍ以上５０μｍ以下である。

なお、この第２導体は、前記ピエゾ材料の外側に、導線をクロスして編み上げた編組シールドであってもよいし、導線を１列に螺旋状に巻き付けていった横巻きシールドでもよい。また、第２導体は、前記ピエゾ材料の外側に、テープ状（帯状）の導体を螺旋状に巻き付けていったテープシールドであってもよい。ただし、横巻きシールドが最も柔軟性が高い。またさらに、第２導体は、複数本の導線を螺旋状に巻き付けていったものであってもよいし、複数本のテープ状（帯状）の導体を螺旋状に巻き付けていったものであってもよい。

これまで説明した第２の特徴的な帯状センサは、
上記第２の特徴的な線状センサと、
前記線状センサの延在方向と同じ方向に延びた金属製の縦線状体と、
前記線状センサの幅方向に延び、該線状センサと前記縦線状体を綴る横線状体とを有することを特徴とする。

金属製の縦線状体は、機械的強度を出すためのものであり、例えば、ステンレスワイヤを含んだものであってもよい。より具体的には、ステンレスワイヤの撚り線であってもよいし、ステンレスワイヤと非金属製の線状体を撚り合わせたものであってもよい。さらに、金属製の縦線状体は、上記第２の特徴的な線状センサよりも機械的強度が高いものであってもよい。また、前記線状センサが１本ではなく、複数本、間隔をあけて配置され、該間隔に前記縦線状体が配置された構成であってもよい。この場合、前記間隔に、前記縦線状体のみが配置された態様であってもよいし、前記縦線状体と非金属性の線状体が配置された態様であってもよい。

また、前記横線状体が、ステンレスワイヤと非金属製の線状体を撚り合わせたものであってもよい。

ここで説明した非金属性の線状体は、樹脂製の線状体であってもよいし、綿糸等の天然繊維であってもよい。すなわち、前記非金属性の線状体は、化学繊維であってもよいし天然繊維であってもよい。

これまで説明した第２の特徴的な面状センサは、
上記第２の特徴的な線状センサを第１線状センサとし、該第１線状センサの径方向に間隔をあけて該第１線状センサを複数本配置した第１センサ体と、
隣り合う前記第１線状センサの間に配置され、該第１線状センサの延在方向と同じ方向に延びた、該第１線状センサよりも柔らかな第１線状体と、
上記第２の特徴的な線状センサを第２線状センサとし、前記第１線状センサの延在方向に間隔をあけて該第２線状センサを複数本配置した第２センサ体と、
隣り合う前記第２線状センサの間に配置され、該第２線状センサの延在方向と同じ方向に延びた、該第２線状センサよりも柔らかな第２線状体とを備え、
前記第１センサ体と前記第２センサ体は、分離不能に重ね合わされたものであることを特徴とする。

前記第１センサ体と前記第２センサ体を結合する結合手段が備えられており、該結合手段は、前記第１線状体の一部又は全部であってもよいし、前記第２線状体の一部又は全部であってもよい。例えば、前記第１線状体によって、前記第２線状センサおよび前記第２線状体が綴られ、前記第２線状体によって、前記第１線状センサおよび前記第１線状体が綴られていてもよい。あるいは、前記第２線状センサおよび前記第２線状体を綴る第１結合用線状体と、前記第１線状センサおよび前記第１線状体を綴る第２結合用線状体を備えていてもよい。

この第１結合用線状体は上記第２の特徴的な線状センサよりも細く、第１結合用線状体の直径は、上記第２の特徴的な線状センサの直径の１／５以上１／３以下であってもよい。また、第２結合用線状体も上記第２の特徴的な線状センサよりも細く、第２結合用線状体の直径も、上記第２の特徴的な線状センサの直径の１／５以上１／３以下であってもよい。

前記第１線状体は、前記第１線状センサよりも直径が大きなものであり、前記第２線状体は、前記第２線状センサよりも直径が大きなものであってもよい。

前記第１センサ体と前記第２センサ体の他に、上記第２の特徴的な線状センサが配置されたセンサ体が１又は複数備えられていてもよい。

以上説明した技術的思想によれば、第１導体を細くしてもセンサ感度が低下しない、あるいはセンサ感度の低下が抑えられた線状センサと、その線状センサを用いた、帯状センサおよび面状センサを提供することができる。

次いで、線状センサのさらに別の実施形態について説明する。

図１２は、２種類の電線センサの断面図である。

この図１２に示す２種類の電線センサＣ１はいずれも、内部導体Ｃ１１と、圧電体Ｃ１２と、外部導体Ｃ１３と、シースＣ１４から構成されている。

内部導体Ｃ１１は、中心を通る中心導体線Ｃ１１１２と、その中心導体線Ｃ１１１２を取り囲む外側導体線Ｃ１１１１を有する。

図１２（ａ）に示す電線センサＣ１は、撚り線構造をもたない電線センサである。すなわち、中心導体線Ｃ１１１２にしても、外側導体線Ｃ１１１１にしても撚り線ではなく、１本の導体線である。図１２（ａ）に示す中心導体線Ｃ１１１２は、ステンレンス製の導体線であり、図１２（ａ）に示す外側導体線Ｃ１１１１は、銅製の導体線である。図１２（ａ）に示す中心導体線Ｃ１１１２は、図１２（ａ）に示す外側導体線Ｃ１１１１よりも太く、例えば、外側導体線Ｃ１１１１の２倍以上太い。なお、図１２（ａ）に示す外側導体線Ｃ１１１１は、２０μｍ弱程度の太さであり、図１２（ａ）に示す中心導体線Ｃ１１１２は、その外側導体線Ｃ１１１１よりも５倍程度太い。中心導体線Ｃ１１１２の太さは、電線センサＣ１に要求される機械的強度によって決められる。図１２（ａ）に示す電線センサＣ１では、外側導体線Ｃ１１１１が１９本設けられている。なお、外側導体線Ｃ１１１１の本数は１９本に限定されない。銅は、ステンレンスよりも電気抵抗値が低く、導電性に優れており、この例では、中心側で機械的強度を確保し、電流が流れやすい外側で導電性を確保している。中心導体線Ｃ１１１２は間隔をあけることなく、隣り合う中心導体線Ｃ１１１２どうしは接触した状態で配置されている。１本の中心導体線Ｃ１１１２と、１９本の外側導体線Ｃ１１１１は、直線状に束になったものであり、図１２（ａ）に示す内部導体Ｃ１１は、撚り線構造ではない。

なお、ステンレスの代わりに、タングステン、あるいはチタンを用いてもよく、さらには、金属に限らず、導電性を有する高張力繊維（例えば、ポリパラフェニレンテレフタルアミドや、アラミド繊維等）を用いてもよい。このことは、中心導体線Ｃ１１１２に限らず、ステンレス製のものであれば同じことであり、図１からこれまでの説明においても同じであり、以下の説明においても同じである。また、１９本の外側導体線Ｃ１１１１は、中心導体線Ｃ１１１２と同じ方向を向いて束ねられていたが、中心導体線Ｃ１１１２に１本の外側導体線Ｃ１１１１を１列に螺旋状に巻き付けてもよい。すなわち、外側導体線Ｃ１１１１を横巻きに配置してもよい。外側導体線Ｃ１１１１を横巻きに配置する構造の場合、外側導体線Ｃ１１１１は１５μｍ以上４０μｍ以下（例えば、３０μｍ）の太さのものを用い、中心導体線Ｃ１１１２は、その外側導体線Ｃ１１１１よりも２倍以上４倍以下（例えば、３倍）の太さのものを用いてもよい。また、外側導体線Ｃ１１１１を銅製のものから、チタン製、白金製、あるいは銀製のものに代えてもよいし、カーボンナノファイバーを含有した高分子材料のものに代えてもよいし、導電性高分子のものに代えてもよい。このことは、外側導体線Ｃ１１１１に限らず、銅製のものであれば同じことであり、図１からこれまでの説明においても同じであり、以下の説明においても同じである。また、図１２（ａ）に示す電線センサＣ１では、内部導体Ｃ１１は撚り線構造ではなかったが、中心導体線Ｃ１１１２を中心に外側導体線Ｃ１１１１を撚ってもよい。さらに、外側導体線Ｃ１１１１をなくし、中心導体線Ｃ１１１２の外周面に、窒素含有ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の硬質膜を設けてもよい。窒素含有ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）は、導電性が良好であり、中心導体線Ｃ１１１２の外周面にプラズマ蒸着によって設けることができる。あるいは、外側導体線Ｃ１１１１をなくし、中心導体線Ｃ１１１２の外周面に、銅メッキや銅蒸着を施してもよいし、銅箔を担持させてもよい。

また、図１２（ａ）に示す中心導体線Ｃ１１１２を銅線にしてもよいし、図１２（ａ）に示す外側導体線Ｃ１１１１をステンレス製の導体線にしてもよい。

図１２（ｂ）に示す電線センサＣ１は、撚り線構造をもった電線センサである。すなわち、中心導体線Ｃ１１１２は、ステンレンス製の１本の導体線であるが、外側導体線Ｃ１１１１は、７本の銅製の導体線Ｃ１１１１ｃを撚り合わせたものである。１本の導体線Ｃ１１１１ｃは直径１５μｍである。７本の導体線Ｃ１１１１ｃは、正六角形の各頂点およびその正六角形の中心に配置した状態で撚り合わせたものである。すなわち、外側導体線Ｃ１１１１は、７本の導体線Ｃ１１１１ｃを最密構造に配置した上で撚り合わせたものである。複数本の導体線Ｃ１１１１ｃを甘撚、あるいは中撚程度に撚っておくことで、撚りの方向とは逆方向の緩みを許容し、この緩みが柔軟性を与えることができる。図１２（ｂ）に示す外側導体線Ｃ１１１１の直径は４５μｍになる。また、図１２（ｂ）に示す中心導体線Ｃ１１１２も、直径が４５μｍである。

図１２（ｂ）に示す１本の中心導体線Ｃ１１１２と、図１２（ｂ）に示す外側導体線Ｃ１１１１は、直線状に束になったものであり、撚り線構造ではない。ただし、図１２（ｂ）に示す中心導体線Ｃ１１１２を中心に図１２（ｂ）に示す外側導体線Ｃ１１１１を撚ってもよい。

なお、外側導体線Ｃ１１１１を構成する導体線Ｃ１１１１ｃの本数は、７本に限らない。また、７本の銅製の導体線Ｃ１１１１ｃのうち、少なくとも外側の６本の導体線として、銅以外の材質、好ましくは、ステンレスよりも柔らかい材質の表面に、窒素含有ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の硬質膜を設けたもの、あるいは、銅メッキや銅蒸着を施したものや銅箔を担持させたものを用いてもよい。また、少なくとも外側の６本の導体線として、カーボンナノファイバーを含有した高分子材料の導体線に代えてもよいし、導電性高分子の導体線に代えてもよい。

また、図１２（ｂ）に示す中心導体線Ｃ１１１２を銅線にしてもよいし、図１２（ｂ）に示す外側導体線Ｃ１１１１をステンレスワイヤの撚り線にしてもよい。

以上説明したように、中心導体線Ｃ１１１２は撚り線ではなく、１本の導体線であってもよく、このことは、図１からこれまで説明した電線センサＡ１，Ｂ１でも言えることである。また、その１本の導体線は、ステンレス製のものであってもよいし、タングステン製のものであってもよいし、さらには、金属に限らず、導電性を有する高張力繊維（例えば、ポリパラフェニレンテレフタルアミドや、アラミド繊維等）製のものであってもよい。

図１２に示す２種類の内部導体のうち、同図（ａ）に示す内部導体Ｃ１１は、ステンレスの占める割合が、銅の占める割合よりも高く、同図（ｂ）に示す内部導体Ｃ１１は、反対に、ステンレスの占める割合が、銅の占める割合よりも低い。ここにいう割合とは、断面積の割合になる。機械的強度の高さや、曲げ回数が多い場合には、ステンレスの占める割合を高くし、柔軟性や導電性を優先する場合には、銅の占める割合を高くする。

圧電体Ｃ１２は、図１を用いて説明した圧電体Ａ１２と同じであり、幅３ｍｍの帯状のピエゾフィルムから構成されたものである。

図１３は、内部導体Ｃ１１の外周面にピエゾフィルムを巻き付けていく様子を示す図である。

ピエゾフィルムＣＦは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる。このピエゾフィルムＣＦを内部導体Ｃ１１の外周面に螺旋状に巻き付ける際に、内部導体Ｃ１１の延在方向に隣り合うピエゾフィルムＣＦの幅方向の一端と他端どうしを重ね合わせた状態で巻き付けていく。こうすることで、電線センサＣ１が曲げられた場合であっても、内部導体Ｃ１１の延在方向に隣り合うピエゾフィルムＣＦの間に隙間が生じにくい。なお、隙間が生じた箇所は、センシングできない箇所になってしまう。また、ピエゾフィルムＣＦの面積をなるべく大きくとることができ、センサ感度の向上につながる。重ね合わせ幅は、ピエゾフィルムＣＦの幅の１／４以上３／４以下が好ましい。１／４未満であった場合には、電線センサＣ１の曲げ伸ばしが繰り返されると、隙間が生じる恐れがある。一方、３／４を超えると、ピエゾフィルムＣＦを使用する量が増えすぎてしまいコストアップにつながってしまう。さらに、重ね合わせ幅を、ピエゾフィルムＣＦの幅の１／２にすると、２重巻きになり、隙間がより生じにくくなる。

ピエゾフィルムＣＦの幅は、２ｍｍ以上５ｍｍ以下であればよく、３ｍｍ以上４ｍｍ以下が好ましい。ピエゾフィルムＣＦの幅が狭すぎると内部導体Ｃ１１の外周面に螺旋状に巻き付ける際に内部導体Ｃ１１の延在方向に隣り合うピエゾフィルムＣＦの間に隙間が生じやすくなってしまう。一方、ピエゾフィルムＣＦの幅が広すぎると内部導体Ｃ１１の外周面に螺旋状に巻き付ける際に弛みが生じやすくなってしまう。

内部導体Ｃ１１の外周面にピエゾフィルムＣＦを螺旋状に巻き付けると、ピエゾフィルムは内部導体Ｃ１１の外周形状に馴染み、図１２（ｂ）に示す圧電体Ｃ１２は、厳密には２点鎖線のように内側に入り込んだ形状になる。

また、ピエゾフィルムＣＦの厚さは、２０μｍ以上１００μｍ以下であればよく、２５μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましい。ピエゾフィルムＣＦの厚さが薄すぎるとセンサとしての感度が不十分になってしまい、反対に厚すぎると電線センサＣ１が硬くなりすぎてしまい柔軟性に欠けてしまう。

さらに、ピエゾフィルムＣＦの巻き付け角度θは、１０°以上５０°以下であることが好ましい。ピエゾフィルムＣＦを巻き付けていく場合に、すでに巻き付けが完了した側を上流側と称し、これから巻き付ける側を下流側と称した場合、ここにいう巻き付け角度θとは、内部導体Ｃ１１と、ピエゾフィルムＣＦの下流側の縁ＣＦ１との角度になる。５０°を超えると、ピエゾフィルムＣＦを使用する量が増えすぎてしまいコストアップにつながってしまう。一方、１０°未満であると、ピエゾフィルムＣＦの重なりがなくなる方向に、巻き付けたピエゾフィルムＣＦがズレやすくなってしまう。

さらに、圧電体Ｃ１２に採用するピエゾフィルムＣＦは、ピエゾ特性が、長手方向（伸び方向）にしか対応していないものよりも、結晶の配向性により複数方向（伸び方向及び曲げ方向）に対応したものである方が好ましい。

このように、圧電体Ｃ１２としてピエゾフィルムＣＦを採用することで熱をかける必要がなくなり、キュリー温度を超えるまで加熱される恐れがなく、ピエゾ特性に影響が及ぼされない。ただし、圧電材料を内部導体Ｃ１１の外周面に溶着することも可能である。例えば、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）と三フッ化エチレン（ＴｒＦＥ）の共重合体Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）を熱で溶融させておき、そこに内部導体Ｃ１１を通せば、内部導体Ｃ１１の外周面に圧電材料が担持される。この場合には、後から高電場を印加し、分極処理を行う。また、圧電材料を内部導体Ｃ１１の外周面に塗布することも可能である。上述のごとく、ピエゾフィルムＣＦを螺旋状に巻き付けた場合であっても、ピエゾフィルムＣＦは内部導体Ｃ１１の外周形状に馴染み、図１２（ｂ）に示す２点鎖線のように内側に入り込んだ形状になるが、圧電材料を溶着させた場合、あるいは塗布した場合には、周方向に隣り合う外側導体線Ｃ１１１１と外側導体線Ｃ１１１１との間に圧電材料が入り込み、その間が圧電材料で埋められ、圧電材料の内部導体Ｃ１１との密着性が向上する。密着性が向上すると、内部導体Ｃ１１の表面、すなわち外側導体線Ｃ１１１１の外側表面に誘起される電荷が発生しやすくなって、信号強度が高まり、センサとしての性能向上が期待できる。

外部導体Ｃ１３は、図１を用いて説明した外部導体Ａ１３と同じであり、圧電体Ｃ１２の外周面に、１本の銅線を１列に螺旋状に巻き付けたものである。すなわち、横巻きシールドの構成である。銅線としては、直径５０μｍのスズメッキ軟銅線を用いる。なお、外部導体Ｃ１３は、銅線に限らず、ステンレスワイヤの撚り線であってもよい。また、外部導体Ｃ１３の厚さは、１０μｍ以上１２０μｍ以下であればよく、２５μｍ以上９０μｍ以下であることが好ましい。すなわち、内部導体Ｃ１１の直径よりも薄い。さらに、この外部導体Ｃ１３は、圧電体Ｃ１２の外周面に、導線をクロスして編み上げた編組シールドであってもよいし、テープ状の導体を螺旋状に巻き付けていったテープシールドであってもよい。またさらに、外部導体Ｃ１３は、複数本の導線を螺旋状に巻き付けていったものであってもよいし、複数本のテープ状の導体を螺旋状に巻き付けていったものであってもよい。

ここで、内部導体Ｃ１１は、外部導体Ｃ１３よりも機械的強度が高いものである。

なお、外部導体Ｃ１３を銅線から、カーボンナノファイバーを含有した高分子材料のものに代えてもよいし、導電性高分子のものに代えてもよい。また、圧電体Ｃ１２の外周面に、窒素含有ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の硬質膜を設けて外部導体Ｃ１３としてもよいし、銅メッキや銅蒸着を施して外部導体Ｃ１３としてもよいし、銅箔を担持させて外部導体Ｃ１３としてもよい。

シースＣ１４は、図１を用いて説明したシースＡ１４と同じであり、外部導体Ｃ１３を覆うものであり、耐摩耗性、耐薬品性、防錆性を高めるためのものである。シースＣ１４は、ポリエステルテープであってもよく、その厚みは、２０μｍ以上４０μｍ以下であればよい。なお、耐摩耗性、耐薬品性、防錆性を高める必要がなければ、シースＣ１４を設けなくてもよい。

図１２に示すシースＣ１４は厚さが３０μｍの単層構造であるが、複層構造であってもよい。例えば、内層と外層とからなる２層構造であってもよく、内層は、外装に比べて柔らかい材質（例えば、ポリアミド合成樹脂やポリ塩化ビニル樹脂）で形成されており、外層は、内層に比べて耐摩耗性が高い材質（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）で形成されている。また、外層は、内層よりも厚くてもよい。さらに、内層は、可燃性材料で形成されていてもよいが、外層は、難燃性材料、不燃性材料、耐炎性材料で形成されていることが好ましい。

またさらに、導電材料を担持した材料と耐摩耗性、耐薬品性、防錆性を高める材料との２層構造であってもよい。例えば、銅メッキや銅蒸着を施した帯状のＰＥＴフィルムを外部導体Ｃ１３の外周面に、上述したピエゾフィルムＣＦと同じように重ね合わせながら巻き付けていき、さらにその上から帯状のポリエステルテープを同じく重ね合わせながら巻き付けていってもよい。銅を担持したフィルムによってシールド効果が得られる。

図１４は、図１２に示す電線センサＣ１を用いた面状センサの分解斜視図である。

この面状センサＣ３は、メッシュ生地Ｃ３０を基材として有する。このメッシュ生地Ｃ３０は、面状体の一例に相当する。図１２に示す電線センサＣ１は、その電線センサＣ１の幅方向（Ｙ軸方向）に間隔をあけてメッシュ生地Ｃ３０になみ縫いされている。図１４では、７本の電線センサＣ１がなみ縫いされており、灰色で示されている。以下、灰色で示されたこれら７本の電線センサＣ１を第１電線センサＣ３１と称する。また、メッシュ生地Ｃ３０には、これらの第１電線センサＣ３１の延在方向（Ｘ軸方向）に間隔をあけて図１２に示す電線センサＣ１がなみ縫いされている。図１４では、９本の電線センサＣ１がなみ縫いされており、黒色で示されている。以下、黒色で示されたこれら９本の電線センサＣ１を第２電線センサＣ３２と称する。メッシュ生地は、網の目が粗く、第１電線センサＣ３１および第２電線センサＣ３２を網の目に通しやすく縫いやすい。第１電線センサＣ３１と第２電線センサＣ３２の関係は、メッシュ生地Ｃ３０の、第１電線センサＣ３１がメッシュ生地Ｃ３０の裏側を通っている部分では、第２電線センサＣ３２がメッシュ生地Ｃ３０の表側を通っており、メッシュ生地Ｃ３０の、第２電線センサＣ３２がメッシュ生地Ｃ３０の裏側を通っている部分では、第１電線センサＣ３１がメッシュ生地Ｃ３０の表側を通っている。また、第１電線センサＣ３１の、メッシュ生地Ｃ３０の表側を通っている部分と、その第１電線センサＣ３１に隣り合う第１電線センサＣ３１の、メッシュ生地Ｃ３０の表側を通っている部分との間では、第２電線センサＣ３２がメッシュ生地Ｃ３０の表側を通っており、第２電線センサＣ３２の、メッシュ生地Ｃ３０の表側を通っている部分と、その第２電線センサＣ３２に隣り合う第２電線センサＣ３２の、メッシュ生地Ｃ３０の表側を通っている部分との間では、第１電線センサＣ３１がメッシュ生地Ｃ３０の表側を通っている。これの関係によって、メッシュ生地Ｃ３０を挟んで、第１電線センサＣ３１と第２電線センサＣ３２が重なっている点が形成されている。

第１電線センサＣ３１が変形することで、変形した第１電線センサＣ３１から信号が出力され、同じく、第２電線センサＣ３２が変形することで、変形した第２電線センサＣ３２から信号が出力される。図１４に示す面状センサＣ３では、信号が送られてきた第１電線センサＣ３１と、同じく変形することで信号が送られてきた第２電線センサＣ３２とによって、変形した領域を検出することができる。

さらに、図１４に示す面状センサＣ３は、メッシュ生地Ｃ３０を表側から覆う表側シート体Ｃ３３と、メッシュ生地Ｃ３０を裏側から覆う裏側シート体Ｃ３４を有する。表側シート体Ｃ３３も裏側シート体Ｃ３４も、綿布であり、メッシュ生地Ｃ３０とは異なる材質である。綿布はメッシュ生地よりも肌触りが良い材質であるのに対して、メッシュ生地は綿布より目が粗い材質である。ただし、表側シート体Ｃ３３も裏側シート体Ｃ３４もメッシュ生地であってもよい。

図１４では、メッシュ生地Ｃ３０と、表側シート体Ｃ３３と、裏側シート体Ｃ３４とをバラバラに示しているが、完成した面状センサＣ３では、表側シート体Ｃ３３と裏側シート体Ｃ３４の間にメッシュ生地Ｃ３０が挟み込まれ、これら３つ（Ｃ３０，Ｃ３３，Ｃ３４）が一体になっている。例えば、表側シート体Ｃ３３と裏側シート体Ｃ３４の方が、メッシュ生地Ｃ３０よりも大きく、表側シート体Ｃ３３の外周部分と裏側シート体Ｃ３４の外周部分を縫い合わせてもよい。さらに、表側シート体Ｃ３３と裏側シート体Ｃ３４の間でメッシュ生地Ｃ３０がズレないように、表側シート体Ｃ３３とメッシュ生地Ｃ３０と裏側シート体Ｃ３４を中央部分で綴じてもよい。

なお、メッシュ生地Ｃ３０に代えて、綿布、サテン生地、あるいは不織布であるフェルトを基材として用いてもよい。また、ここでは、電線センサとして図１２に示す電線センサＣ１を用いているが、この電線センサＣ１に代えて、図１に示す電線センサＡ１や、図７から図１１それぞれに示す電線センサＢ１を用いてもよい。

さらに、電線センサＣ１を用いた面状センサＣ３も、図３に示す面状センサＡ３と同じく、Ｘ軸方向には伸縮することはなく、Ｙ軸方向にも伸縮することはないが、対角線方向には伸縮可能であり、図５（ｃ）に示すように９０度回転させた状態で使用すれば、白抜きの矢印方向に伸縮可能な面状センサになる。さらに、第１電線センサＣ３１がＸ軸方向に延在し第２電線センサＣ３２がＹ軸方向に延在した面状センサと、電線センサＣ１を用いて図５（ｃ）に示す面状センサに適用したものを重ねて配置すれば、Ｘ軸方向にも、Ｙ軸方向にも、対角線方向にも伸縮するセンサを実現することができる。

さらに、電線センサＣ１を用いた面状センサＣ３も、高所において振動を検出するものや、人の心拍や呼吸を振動として検出するものや、介護等の各種の監視や、ペットの監視に利用することもできる。

また、電線センサＣ１を用いた面状センサＣ３を配置した手袋を、ロボットハンドに装着してもよいし、人に装着させて、各種作業等における把持力等のデータ取りに用いてもよい。

また、電線センサＣ１を用いた面状センサＣ３も、手指の拘縮患者ためのリハビリ用のグリップに応用することができる。

さらに、電線センサＣ１を用いた面状センサＣ３も、図６を用いて説明したようにロボットハンドに適用させることができる。

また、図２に示す帯状センサＡ２では、電線センサＡ１に代えて、図１２を用いて説明した電線センサＣ１を用いてもよい。電線センサＣ１を用いた帯状センサも、溶接された配管に巻き付け、溶接部の欠陥検査に利用することができる。

また、図１２を用いて説明した電線センサＣ１は、図５および図６等を用いて説明した電線センサＡ１の他の利用例にも利用することができる。すなわち、螺旋状に周回した電線センサＣ１として利用することもできるし、電線センサＣ１を織物のように織ることで帯状センサや面状センサを製作することもできるが、電線センサＣ１を編み物のように、伏せ止めしてもよいし、メリヤス編みしてもよい。

また、電線センサＣ１は、従来のセンサよりも細くすることで柔軟性を高めることができる。このことから、図５（ａ）を用いて説明した編物状のセンサとしても利用することができる。

また、図１２を用いて説明した電線センサＣ１も、キュリー温度を超えるまで部分的に加熱することで、センサ部と、出力信号の送信線とに分けて使用することができる。あるいは、出力信号の送信線となる部分には、圧電体Ｃ１２となるピエゾフィルムＣＦに代えて、絶縁フィルムを設けてもよい。絶縁フィルムを設けた部分でも、内部導体Ｃ１１と外部導体Ｃ１３の構成は、ピエゾフィルムＣＦを設けた部分の内部導体Ｃ１１と外部導体Ｃ１３の構成と同じにする。すなわち、ピエゾフィルムＣＦが巻き付けられた内部導体Ｃ１１は延在し、絶縁フィルムが巻き付けられ、ピエゾフィルムＣＦの外周面に設けられた外部導体Ｃ１３も延在し、絶縁フィルムの外周面にも設けられている。こうすることで、センサ部におけるインピーダンスと、出力信号の送信線におけるインピーダンスが同じになり好ましい。なお、圧電材料を塗布したり溶着する場合にも、内部導体Ｃ１１と外部導体Ｃ１３は同じにしたまま、絶縁材料を塗布したり溶着すればよい。

なお、図１２〜図１４を用いて説明した事項は、図１〜図１１を用いて説明した実施形態にも適用することができる。

Ａ１，Ｂ１，Ｃ１ 電線センサ
Ａ１１，Ｃ１１ 内部導体
Ａ１１１ 撚り線
Ａｓｙ，Ｂｓｙ ステンレスワイヤ
Ｂ１１ 第１導体
Ｂ１１１ 導体線
Ｂ１２ ピエゾコート層
Ｂ１３ 第２導体層
Ｂ１１１１，Ｃ１１１１ 外側導体線
Ｂ１１１２，Ｃ１１１２ 中心導体線
Ａ１２，Ｃ１２ 圧電体
Ａ１３，Ｃ１３ 外部導体
Ａ１４，Ｃ１４ シース
Ａ２ 帯状センサ
Ａ２１ 縦ワイヤ
Ａ２２ 横撚糸
Ａ３，Ｃ３ 面状センサ
Ａ１ａ，Ｃ３１ 第１電線センサ
Ａ１ｂ，Ｃ３２ 第２電線センサ
ＡＦ，ＣＦ ピエゾフィルム
Ｃ３０ メッシュ生地
Ｃ３３ 表側シート体
Ｃ３４ 裏側シート体

Claims (5)

1. 内部導体と、
   前記内部導体の外周面に螺旋状に巻き付けられた帯状のピエゾフィルムと、
   前記ピエゾフィルムの外周面に配置された外部導体とを有し、
   前記ピエゾフィルムが、前記内部導体の延在方向に隣り合う幅方向の一端側と他端側どうしを重ね合わせた状態で該内部導体の外周面に巻き付けられたものであり、
   前記内部導体は、１本の導体線が中心に配置され、該導体線の周囲を該導体線よりも細い複数本の導線を撚り合わせた撚り線で取り囲んだものであることを特徴とする線状センサ。
2. 前記導体線が、前記導線よりも機械的強度が高いものであり、
   前記導線が、前記導体線よりも電気抵抗が低いものであることを特徴とする請求項１記載の線状センサ。
3. 内部導体と、
   前記内部導体の外周面に螺旋状に巻き付けられた帯状のピエゾフィルムと、
   前記ピエゾフィルムの外周面に配置された外部導体とを有し、
   前記ピエゾフィルムが、前記内部導体の延在方向に隣り合う幅方向の一端側と他端側どうしを重ね合わせた状態で該内部導体の外周面に巻き付けられたものであり、
   前記内部導体は、ステンレスワイヤを撚り合わせたステンレス撚り線と、銅線を撚り合わせた銅撚り線とが配置されたものであることを特徴とする線状センサ。
4. 請求項１から３のうちいずれか１項記載の線状センサと、
   前記線状センサの延在方向と同じ方向に延びた金属製の縦線状体と、
   前記線状センサの幅方向に延び、該線状センサと前記縦線状体を綴る横線状体とを有することを特徴とする帯状センサ。
5. 面状体と、
   請求項１から３のうちいずれか１項記載の線状センサからなる複数の第１線状センサと、
   請求項１から３のうちいずれか１項記載の線状センサからなる複数の第２線状センサとを備え、
   前記複数の第１線状センサが、該第１線状センサの幅方向に間隔をあけて前記面状体になみ縫いされたものであり、
   前記複数の第２線状センサが、前記第１線状センサの延在方向に間隔をあけて前記面状体になみ縫いされたものであることを特徴とする面状センサ。

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