JP7188692B2 - temperature sensor - Google Patents

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Description

本発明は、温度センサに関するもので、特に高湿度環境、雨滴、発汗などの水分、人脂などのオイル成分との接触等の環境下においても、安定したセンサ特性を発揮するものに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a temperature sensor, and more particularly to a temperature sensor that exhibits stable sensor characteristics even in a high-humidity environment, in contact with moisture such as raindrops and perspiration, and in contact with oil components such as human fat.

温度センサを有するフレキシブル基板を生体に取り付けて生体情報を計測する生体情報計測装置が知られている(例えば、特開平08-154903号公報、特開2014-217707号公報(特許文献1、2)参照)。生体情報計測装置を用いると、生体情報をモニタリングすることができ、体調管理、病気の早期発見、患者の病状管理、などが可能になる。これらの装置では通常、熱電対や半導体センサが温度センサとして搭載されている。 A biological information measuring device that measures biological information by attaching a flexible substrate having a temperature sensor to a living body is known (for example, JP-A-08-154903, JP-A-2014-217707 (Patent Documents 1 and 2). reference). By using the biological information measuring device, it is possible to monitor biological information, thereby enabling physical condition management, early detection of diseases, management of patient's condition, and the like. These devices are usually equipped with thermocouples or semiconductor sensors as temperature sensors.

また、カーボンナノチューブの集合体を用いた抵抗型温度センサが知られている(例えば、特開2012-122864号公報(特許文献3)参照)。 Also, a resistive temperature sensor using an aggregate of carbon nanotubes is known (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-122864 (Patent Document 3)).

温度センサのセンサ部は、外部雰囲気からセンサを保護する目的で、フレキシブル基板とカバー部材によって挟まれた構造をとる。カバー部材には柔軟性が求められており、皮膚刺激性が低い材料として、シリコーンゴムが良く使用される。しかし、シリコーンゴムは、水蒸気透過性が大きく、また人脂に対する膨潤性があるため、水分や油成分の滲入により、センサ特性が変動するという問題があった。
また、フレキシブル基板に搭載する従来の温度センサは製造コストが大きい。
A sensor portion of the temperature sensor has a structure sandwiched between a flexible substrate and a cover member for the purpose of protecting the sensor from the external atmosphere. Softness is required for the cover member, and silicone rubber is often used as a material with low skin irritation. However, since silicone rubber has high water vapor permeability and swells with human fat, there is a problem that the sensor characteristics fluctuate due to infiltration of water and oil components.
Also, conventional temperature sensors mounted on flexible substrates are expensive to manufacture.

特開平08-154903号公報JP-A-08-154903 特開2014-217707号公報JP 2014-217707 A 特開2012-122864号公報JP 2012-122864 A 特許第2990646号公報Japanese Patent No. 2990646 特許第3413713号公報Japanese Patent No. 3413713 特許第3239717号公報Japanese Patent No. 3239717 特許第3077536号公報Japanese Patent No. 3077536

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、低コストで製造でき、周囲の環境が変化しても安定したセンサ特性を有し、温度を正確に測定することができる温度センサを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a temperature sensor that can be manufactured at low cost, has stable sensor characteristics even when the surrounding environment changes, and can accurately measure temperature. for the purpose.

本発明は、上記目的を達成するため、下記の温度センサを提供する。
1.
温度に応じて電気抵抗が変化する抵抗部を用いる温度センサであって、前記抵抗部が配置される基板と、該基板との間に前記抵抗部を挟んで密閉するカバー部材と、前記抵抗部に電気的に接続され、前記カバー部材よりも外部に導出された電気抵抗測定用の複数の電極とを備え、前記抵抗部が、酸化スズ(SnO 2 )、酸化タングステン(WO 3 )、酸化ニッケル(NiO)及び酸化インジウム(In 2 3 )から選択される少なくとも1種の金属酸化物粒子、カーボンナノチューブ及び不可避不純物だけから構成される金属酸化物粒子とカーボンナノチューブとの混合体からなり、前記カバー部材が、主鎖にパーフルオロポリエーテル構造を有するパーフルオロ化合物をベースポリマーとする含フッ素ゴム組成物を架橋させて得られるパーフルオロポリエーテル系含フッ素ゴムから形成されている温度センサ。
2.
上記パーフルオロ化合物の架橋サイトがSi-CH=CH2であり、上記含フッ素ゴム組成物の架橋システムがヒドロシリル化付加反応架橋又はパーオキサイド架橋であることを特徴とする1に記載の温度センサ。
3.
上記抵抗部が、複数の電極が形成された基板上に、上記金属酸化物粒子とカーボンナノチューブとを含有する分散液又はペーストを塗布又は印刷する工程により形成されたものである1又は2に記載の温度センサ。
4.
上記抵抗部は、上記カーボンナノチューブと金属酸化物粒子との質量比が1:100~1:2000のカーボンナノチューブと金属酸化物粒子との混合体から構成される1~のいずれかに記載の温度センサ。
5.
上記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブである1~のいずれかに記載の温度センサ。
6.
上記金属酸化物粒子とカーボンナノチューブとの混合体は、金属酸化物粒子が充填されて集合体を形成しつつ、この金属酸化物粒子の間にカーボンナノチューブが配置され、金属酸化物粒子の表面とカーボンナノチューブ表面とが接触している構造を有する1~5のいずれかに記載の温度センサ。
7.
上記カーボンナノチューブの平均長さが0.5~50μmであり、上記金属酸化物粒子の平均粒径が1~500nmである~6のいずれかに記載の温度センサ。
8.
上記基板は、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム及びポリエチレンナフタレートフィルムのいずれか、又はこれらから選択されるいずれか1種のフィルムで金属層が挟まれたラミネートフィルムである1~7のいずれかに記載の温度センサ。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following temperature sensor.
1.
A temperature sensor using a resistance portion whose electrical resistance changes according to temperature, comprising: a substrate on which the resistance portion is arranged; a cover member that sandwiches and seals the resistance portion between the substrate and the substrate; and the resistance portion. and a plurality of electrodes for electrical resistance measurement that are electrically connected to the cover member and led out from the cover member, and the resistance portion includes tin oxide (SnO 2 ), tungsten oxide (WO 3 ), and nickel oxide. (NiO) and at least one kind of metal oxide particles selected from indium oxide (In 2 O 3 ), carbon nanotubes, and a mixture of metal oxide particles and carbon nanotubes composed only of inevitable impurities, A temperature sensor, wherein the cover member is made of a perfluoropolyether fluororubber obtained by cross-linking a fluororubber composition containing a perfluoro compound having a perfluoropolyether structure in its main chain as a base polymer.
2.
2. The temperature sensor according to 1, wherein the cross-linking site of the perfluoro compound is Si--CH=CH 2 , and the cross-linking system of the fluorine-containing rubber composition is hydrosilylation addition reaction cross-linking or peroxide cross-linking.
3.
3. According to 1 or 2, wherein the resistor portion is formed by applying or printing a dispersion or paste containing the metal oxide particles and the carbon nanotube onto a substrate on which a plurality of electrodes are formed. temperature sensor.
4.
4. The resistance part according to any one of 1 to 3, which is composed of a mixture of carbon nanotubes and metal oxide particles in which the mass ratio of the carbon nanotubes and metal oxide particles is 1:100 to 1:2000. temperature sensor.
5.
5. The temperature sensor according to any one of 1 to 4, wherein the carbon nanotube is a single-walled carbon nanotube.
6.
In the mixture of the metal oxide particles and the carbon nanotubes, the metal oxide particles are filled to form aggregates, the carbon nanotubes are arranged between the metal oxide particles, and the surfaces of the metal oxide particles and the carbon nanotubes are arranged. 6. The temperature sensor according to any one of 1 to 5, which has a structure in which the carbon nanotube surface is in contact with the surface.
7.
7. The temperature sensor according to any one of 1 to 6, wherein the carbon nanotubes have an average length of 0.5 to 50 μm, and the metal oxide particles have an average particle size of 1 to 500 nm.
8.
Any one of 1 to 7, wherein the substrate is a laminate film in which a metal layer is sandwiched between polyethylene terephthalate films, polyimide films, polyester films, and polyethylene naphthalate films, or any one film selected from these. The temperature sensor according to any one of the above.

本発明によれば、抵抗部が基板及びパーフルオロポリエーテル系含フッ素ゴムからなるカバー部材により密封されていることにより、環境に左右されない安定したセンサ特性を示すため、正確な温度測定が可能である。 According to the present invention, since the resistance section is sealed by the substrate and the cover member made of perfluoropolyether-based fluororubber, it exhibits stable sensor characteristics that are not affected by the environment, enabling accurate temperature measurement. be.

本発明に係る温度センサの一実施の形態における構成を示す概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of an embodiment of a temperature sensor according to the present invention; FIG. 実施例1(カバー部材にパーフルオロポリエーテル系含フッ素ゴムを使用した場合)の環境実験の測定結果を示すグラフである。1 is a graph showing measurement results of an environmental experiment in Example 1 (when a perfluoropolyether fluorine-containing rubber is used for a cover member). 比較例1(カバー部材にシリコーンゴムを使用した場合)の環境実験の測定結果を示すグラフである。4 is a graph showing measurement results of an environmental experiment in Comparative Example 1 (when silicone rubber is used for the cover member).

以下、図面を用いて本発明に係る温度センサの一実施形態を説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。 An embodiment of a temperature sensor according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The configurations shown in the drawings and the following description are examples, and the scope of the present invention is not limited to those shown in the drawings and the following description.

[温度センサ]
図1は、本発明に係る温度センサの構成を示す概略断面図である。
本発明に係る温度センサ10は、温度に応じて電気抵抗が変化する抵抗部3を用いる温度センサであって、抵抗部3が配置される基板2と、基板2との間に抵抗部3を挟んで密閉する保護層となるカバー部材4と、抵抗部3に電気的に接続され、カバー部材4よりも外部に導出された電気抵抗測定用の複数の電極(第1電極5及び第2電極6)とを備え、カバー部材4が、主鎖にパーフルオロポリエーテル構造を有するパーフルオロ化合物をベースポリマーとする含フッ素ゴム組成物を架橋させて得られるパーフルオロポリエーテル系含フッ素ゴムから形成されていることを特徴とするものである。即ち、本発明は、複数の電極(第1及び第2電極5、6)が形成された基板2上に、金属酸化物粒子とカーボンナノチューブとを含む抵抗部3を設けることにより温度センサ機能を有する。また、温度センサ10は、基板2上の抵抗部3の周囲(上面及び側面)をカバー部材(保護層)4で覆い、抵抗部3を基板2、カバー部材4、複数の電極(第1及び第2電極5、6)で密閉し外部環境から水蒸気等を遮断した構造を有する。
[Temperature sensor]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a temperature sensor according to the present invention.
A temperature sensor 10 according to the present invention is a temperature sensor that uses a resistor portion 3 whose electrical resistance changes according to temperature, and the resistor portion 3 is placed between a substrate 2 on which the resistor portion 3 is arranged. A cover member 4 serving as a protective layer that is sandwiched and sealed, and a plurality of electrodes (a first electrode 5 and a second electrode) for electrical resistance measurement electrically connected to the resistance section 3 and led out from the cover member 4. 6), and the cover member 4 is made of a perfluoropolyether-based fluororubber obtained by cross-linking a fluororubber composition containing a perfluoro compound having a perfluoropolyether structure in its main chain as a base polymer. It is characterized by being That is, the present invention provides a temperature sensor function by providing a resistor section 3 containing metal oxide particles and carbon nanotubes on a substrate 2 on which a plurality of electrodes (first and second electrodes 5 and 6) are formed. have. The temperature sensor 10 also includes a cover member (protective layer) 4 covering the periphery (upper surface and side surfaces) of the resistance portion 3 on the substrate 2, and covering the resistance portion 3 with the substrate 2, the cover member 4, and the plurality of electrodes (first and side surfaces). It has a structure in which it is sealed with the second electrodes 5 and 6) to block water vapor and the like from the external environment.

ここで、温度に応じて電気抵抗が変化する抵抗部3を用いる温度センサにおいて抵抗部3の材料には、(1)測定温度域において抵抗部3が高い温度感度を有すること(温度の変化に応じて抵抗部の電気抵抗が変化すること)、(2)抵抗部3の電気抵抗値が測定回路によって測定可能な範囲内にあること、(3)測定温度域において抵抗部3の電気抵抗が安定していることが求められる。 Here, in the temperature sensor using the resistor portion 3 whose electric resistance changes according to temperature, the material of the resistor portion 3 must be (1) that the resistor portion 3 has high temperature sensitivity in the measurement temperature range (it is (2) the electrical resistance value of the resistor portion 3 is within a range measurable by the measuring circuit; (3) the electrical resistance of the resistor portion 3 in the measurement temperature range is required to be stable.

温度センサ10に含まれる抵抗部3は、所定の金属酸化物粒子とカーボンナノチューブとの混合体から構成されることが好ましい。この抵抗部3は、上記の3つの条件を満たす特性を有している。このことは本発明者が行った実験により実証された。このため、温度センサ10は、正確な温度測定が可能である。温度センサ10の測定温度域は、例えば0℃以上60℃以下の温度範囲に含まれる温度範囲とすることができる。 The resistance section 3 included in the temperature sensor 10 is preferably made of a mixture of predetermined metal oxide particles and carbon nanotubes. This resistor portion 3 has characteristics that satisfy the above three conditions. This has been verified by experiments conducted by the inventors. Therefore, the temperature sensor 10 is capable of accurate temperature measurement. The measurement temperature range of the temperature sensor 10 can be a temperature range included in the temperature range of 0° C. or higher and 60° C. or lower, for example.

抵抗部3に含まれる金属酸化物粒子は、酸化スズ(SnO2)、酸化タングステン(WO3)、酸化ニッケル(NiO)、及び酸化インジウム(In23)から選択される少なくとも1種の金属酸化物からなる粒子であることが好ましい。これらの中で長期安定性及び価格の観点から酸化スズ粒子が最も好ましい。 The metal oxide particles contained in the resistor portion 3 are at least one metal selected from tin oxide (SnO 2 ), tungsten oxide (WO 3 ), nickel oxide (NiO), and indium oxide (In 2 O 3 ). Particles of oxide are preferred. Of these, tin oxide particles are most preferred from the viewpoint of long-term stability and cost.

金属酸化物粒子は、1nm以上500nm以下の平均粒径を有することが好ましく、5nm以上100nm以下の平均粒径を有することがより好ましい。
なお、金属酸化物粒子の平均粒径は、例えば、レーザー光回折法による累積重量平均値D50(又はメジアン径)として求めることができる。
The metal oxide particles preferably have an average particle diameter of 1 nm or more and 500 nm or less, more preferably 5 nm or more and 100 nm or less.
The average particle diameter of the metal oxide particles can be obtained, for example, as a cumulative weight average value D50 (or median diameter) by a laser beam diffraction method.

抵抗部3に含まれるカーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ(Single Walled Carbon Nano Tube(SWCNT))であってもよく、多層カーボンナノチューブ(Multi Walled Carbon Nano Tube(MWCNT))であってもよいが、単層カーボンナノチューブであることが好ましい。 The carbon nanotube contained in the resistance part 3 may be a single walled carbon nanotube (SWCNT) or a multi walled carbon nanotube (MWCNT), Single-walled carbon nanotubes are preferred.

抵抗部3に含まれるカーボンナノチューブの平均長さは、0.5μm以上50μm以下であることが好ましい。このことにより、温度センサ10が優れた温度感度と高い安定度を有することができる。
なお、カーボンナノチューブの平均長さは、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)のSEM像(例えば5000倍)から100箇所以上の長さを計測し、その算術平均値として計算して求めることができる。
The average length of the carbon nanotubes included in the resistor portion 3 is preferably 0.5 μm or more and 50 μm or less. This allows the temperature sensor 10 to have excellent temperature sensitivity and high stability.
The average length of the carbon nanotubes can be obtained, for example, by measuring the length of 100 or more points from an SEM image (e.g., 5000 times magnification) of a scanning electron microscope (SEM) and calculating the arithmetic mean value thereof. .

また、カーボンナノチューブの平均外径に特に制約はない。その平均外径を求める場合には、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)等の手段を用いて求めることができる。 Moreover, there is no particular restriction on the average outer diameter of the carbon nanotubes. When obtaining the average outer diameter, for example, it can be obtained using means such as a transmission electron microscope (TEM).

抵抗部3に含まれるカーボンナノチューブと金属酸化物粒子の質量比は例えば、1:100~1:2000であることが好ましい。つまり、金属酸化物粒子とカーボンナノチューブとの混合体は、混合体に含まれるカーボンナノチューブの総質量の100~2000倍の質量の金属酸化物粒子を含むことができる。 It is preferable that the mass ratio of the carbon nanotubes and the metal oxide particles contained in the resistor portion 3 is, for example, 1:100 to 1:2000. That is, the mixture of metal oxide particles and carbon nanotubes can contain 100 to 2000 times the total weight of the carbon nanotubes in the mixture of metal oxide particles.

抵抗部3を構成する金属酸化物粒子とカーボンナノチューブとの混合体は、金属酸化物粒子の表面とカーボンナノチューブの表面とが直接接触するように構成するとよい。また、このような金属酸化物粒子とカーボンナノチューブとの混合体は、例えば金属酸化物粒子が充填されて集合体を形成しつつ、この金属酸化物粒子の間にカーボンナノチューブが配置され、金属酸化物粒子の表面とカーボンナノチューブ表面とが接触している態様を有することが好ましい。このことにより、金属酸化物粒子とカーボンナノチューブとを電気的に相互作用させることができ、抵抗部3の温度感度(温度に対する電気抵抗変化量の大きさ)を高くすることができる。 The mixture of the metal oxide particles and the carbon nanotubes forming the resistance section 3 is preferably configured such that the surfaces of the metal oxide particles and the carbon nanotubes are in direct contact with each other. In addition, in such a mixture of metal oxide particles and carbon nanotubes, for example, the metal oxide particles are filled to form an aggregate, and the carbon nanotubes are arranged between the metal oxide particles. It is preferable to have a mode in which the surface of the substance particle and the surface of the carbon nanotube are in contact with each other. As a result, the metal oxide particles and the carbon nanotubes can be electrically interacted with each other, and the temperature sensitivity of the resistance portion 3 (magnitude of change in electrical resistance with respect to temperature) can be increased.

また、抵抗部3を構成する金属酸化物粒子とカーボンナノチューブとの混合体は、金属酸化物粒子、カーボンナノチューブ及び不可避不純物だけから構成されるとよい。不可避不純物は、例えばカーボンナノチューブ合成時に不純物として生成する炭素物質(アモルファスカーボン、カーボンブラックなど)、カーボンナノチューブの合成時に用いた触媒の微粒子などである。また、この混合体は、抵抗部3の形成時に使用する分散液に含まれる分散剤(界面活性剤)などの残留不純物を含んでもよい。 Moreover, the mixture of the metal oxide particles and the carbon nanotubes forming the resistor portion 3 is preferably composed only of the metal oxide particles, the carbon nanotubes and the unavoidable impurities. The unavoidable impurities include, for example, carbon substances (amorphous carbon, carbon black, etc.) produced as impurities during the synthesis of carbon nanotubes, fine particles of catalyst used during the synthesis of carbon nanotubes, and the like. This mixture may also contain residual impurities such as a dispersant (surfactant) contained in the dispersion liquid used when forming the resistance portion 3 .

また、抵抗部3は、基板2上に上記金属酸化物粒子及びカーボンナノチューブの混合体が所定の厚みをもって所定形状(例えば矩形状)に形成された膜であることが好ましい。抵抗部3の厚さは、例えば、0.01μm以上1mm以下とすることが好ましい。 Moreover, the resistor portion 3 is preferably a film in which a mixture of the metal oxide particles and carbon nanotubes is formed on the substrate 2 with a predetermined thickness and a predetermined shape (for example, a rectangular shape). It is preferable that the thickness of the resistance portion 3 is, for example, 0.01 μm or more and 1 mm or less.

また、抵抗部3は、複数の電極(第1及び第2電極5、6)が形成された基板2上に、金属酸化物粒子とカーボンナノチューブとを含有する分散液又はペーストを塗布又は印刷する工程により形成された膜であることがより好ましい。 In addition, the resistor part 3 is formed by coating or printing a dispersion or paste containing metal oxide particles and carbon nanotubes on the substrate 2 on which a plurality of electrodes (first and second electrodes 5 and 6) are formed. A film formed by a process is more preferable.

抵抗部3の形成方法としては、塗布、印刷、真空蒸着等の方法が列挙できるが、金属酸化物粒子とカーボンナノチューブとを含む分散液又はペーストを塗布又は印刷する方法が簡便性、正確性の観点から好適である。例えば、まず金属酸化物粒子とカーボンナノチューブの分散液を調製し、この分散液を複数の電極(第1電極5及び第2電極6)が設けられた基板2上に塗布した後、塗布膜を乾燥させることにより抵抗部3を形成することができる。このとき、この塗布及び乾燥を複数回繰り返すことにより所望の厚さの抵抗部3を形成することができる。また、前記分散液は、分散剤(界面活性剤)を更に含んでもよい。このことにより、液体中に金属酸化物粒子及びカーボンナノチューブを均一に分散させることができ、金属酸化物粒子とカーボンナノチューブが均質に分散して配置された抵抗部3を形成することができる。また、分散液の溶媒は、例えば水であることが好ましい。なお、分散剤は、乾燥させた塗布膜を洗浄することにより除去することが可能である。 As a method for forming the resistor portion 3, methods such as coating, printing, and vacuum deposition can be enumerated. It is suitable from the point of view. For example, first, a dispersion of metal oxide particles and carbon nanotubes is prepared, and this dispersion is applied onto a substrate 2 provided with a plurality of electrodes (first electrode 5 and second electrode 6), and then a coating film is formed. The resistance portion 3 can be formed by drying. At this time, the resistor portion 3 having a desired thickness can be formed by repeating this application and drying a plurality of times. In addition, the dispersion may further contain a dispersant (surfactant). As a result, the metal oxide particles and the carbon nanotubes can be uniformly dispersed in the liquid, and the resistor section 3 can be formed in which the metal oxide particles and the carbon nanotubes are uniformly dispersed. Moreover, the solvent of the dispersion liquid is preferably water, for example. The dispersant can be removed by washing the dried coating film.

基板2は、抵抗部3、複数の電極(第1及び第2電極5、6)を支持し、水蒸気などを透過させない高いガスバリア性(ガス不透過性、不通気性)を有する基材であり、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、及びポリエチレンナフタレート(PEN)フィルムのいずれか、又はこれらから選択されるいずれか1種のフィルムで金属層が挟まれたラミネートフィルムであることが好ましい。ラミネートフィルムの金属層は、金属箔であってもよく、蒸着金属膜であってもよい。
また、基板2は、1μm以上500μm以下の厚さを有することが好ましい。
The substrate 2 is a base material that supports the resistor portion 3 and a plurality of electrodes (first and second electrodes 5 and 6) and has high gas barrier properties (gas impermeability, air impermeability) that does not allow permeation of water vapor or the like. , For example, a laminate film in which a metal layer is sandwiched between polyethylene terephthalate (PET) films, polyimide films, polyester films, and polyethylene naphthalate (PEN) films, or any one film selected from these Preferably. The metal layer of the laminate film may be a metal foil or a vapor-deposited metal film.
Also, the substrate 2 preferably has a thickness of 1 μm or more and 500 μm or less.

このことにより、基板2が高いガスバリア性を有することができ、水などが抵抗部3に吸着し抵抗部3の電気抵抗に影響を与えることを抑制することができる。また、基板2の熱伝導率を向上させることができ、温度センサ10の温度感度を向上させることができる。 As a result, the substrate 2 can have a high gas barrier property, and it is possible to suppress water or the like from being adsorbed to the resistance portion 3 and affecting the electrical resistance of the resistance portion 3 . Moreover, the thermal conductivity of the substrate 2 can be improved, and the temperature sensitivity of the temperature sensor 10 can be improved.

また、基板2は、フレキシブル基板であることが好ましい。このことにより、生体の皮膚などの温度測定の対象物表面の曲面に沿って基板2の外面が接触するように温度センサ10を取り付けることができる。 Also, the substrate 2 is preferably a flexible substrate. As a result, the temperature sensor 10 can be attached so that the outer surface of the substrate 2 is in contact along the curved surface of the object to be temperature-measured, such as the skin of a living body.

本発明における複数の電極は、抵抗部3の電気抵抗を測定できるように抵抗部3と電気的に接続され、カバー部材4よりも外部に導出された電気抵抗測定用の電極である。 The plurality of electrodes in the present invention are electrodes for electrical resistance measurement that are electrically connected to the resistance section 3 so as to measure the electrical resistance of the resistance section 3 and are led outside the cover member 4 .

この複数の電極は、2端子測定法で抵抗部3の電気抵抗を測定するために抵抗部3に電気的に接続される2つの電極からなることが好ましく、4端子測定法で抵抗部3の電気抵抗を測定するために抵抗部3に電気的に接続される4つの電極からなることが好ましい。例えば、温度センサ10に含まれる第1電極5及び第2電極6が図1のような構造を有することにより、2端子測定法により抵抗部2の電気抵抗を測定することができる。以下、2端子測定法による構成を中心に説明する。 The plurality of electrodes preferably consists of two electrodes electrically connected to the resistor section 3 for measuring the electrical resistance of the resistor section 3 by a two-terminal measurement method, and the resistance of the resistor section 3 by a four-terminal measurement method. It preferably consists of four electrodes which are electrically connected to the resistance section 3 for measuring the electrical resistance. For example, when the first electrode 5 and the second electrode 6 included in the temperature sensor 10 have the structure shown in FIG. 1, the electric resistance of the resistance section 2 can be measured by the two-terminal measurement method. The configuration based on the two-terminal measurement method will be mainly described below.

第1電極5及び第2電極6は、例えば銀電極、金電極などである。第1電極5及び第2電極6は、導電性ペーストや導電性インクを用いた印刷法などにより基板2上又は抵抗部3上に形成されたものであることが好ましい。 The first electrode 5 and the second electrode 6 are, for example, silver electrodes and gold electrodes. The first electrode 5 and the second electrode 6 are preferably formed on the substrate 2 or the resistor portion 3 by a printing method using conductive paste or conductive ink.

第1電極5及び第2電極6の厚みは、配線抵抗を低くするために0.1μm以上20μm以下であることが好ましい。また、第1電極5と第2電極6との間隔は、0.05mm以上2cm以下とすることが好ましい。この第1電極5と第2電極6との間を埋めるように抵抗部3が配置される。 The thicknesses of the first electrode 5 and the second electrode 6 are preferably 0.1 μm or more and 20 μm or less in order to reduce wiring resistance. Moreover, the distance between the first electrode 5 and the second electrode 6 is preferably 0.05 mm or more and 2 cm or less. A resistor portion 3 is arranged so as to fill the space between the first electrode 5 and the second electrode 6 .

第1電極5及び第2電極6と抵抗部3とが電気的に接続している限り、第1電極5及び第2電極6は、基板2と抵抗部3との間に設けられてもよく、抵抗部3とカバー部材4との間に設けられてもよい。また、抵抗部3は、第1電極5及び第2電極6のそれぞれの上に一部が重なって両者をつなぐ架け橋のように設けられてもよく、第1電極5と第2電極6との間に第1電極5及び第2電極6と抵抗部3との端部同士が接触するように設けられてもよい。 The first electrode 5 and the second electrode 6 may be provided between the substrate 2 and the resistor section 3 as long as the first electrode 5 and the second electrode 6 are electrically connected to the resistor section 3. , may be provided between the resistance portion 3 and the cover member 4 . Moreover, the resistor part 3 may be provided so as to partially overlap the first electrode 5 and the second electrode 6 and be provided like a bridge connecting the first electrode 5 and the second electrode 6 . The end portions of the first electrode 5 and the second electrode 6 and the resistance portion 3 may be provided between them so as to be in contact with each other.

温度センサ10は、抵抗部3を覆いその保護層かつ封止層となるカバー部材4を備える。また、基板2とカバー部材4は、その間に抵抗部2を挟んで密閉するように設けられる。 The temperature sensor 10 includes a cover member 4 that covers the resistor section 3 and serves as a protective layer and a sealing layer. Further, the substrate 2 and the cover member 4 are provided so as to sandwich the resistor portion 2 therebetween and seal them.

カバー部材4の材料には、柔軟性に優れ、ガスバリア性(ガスバリア性、ガス不透過性、不通気性ともいう)及び耐油性に優れるポリマー樹脂材料を用いることが好ましい。
柔軟性に優れる材料として、エラスティックな弾性材料が好ましい。このような材料としては、各種ゴム材料を挙げることができるが、加工性やセンサへのダメージを与えない観点から、未硬化時に(組成物が)液状であることが好ましい。未硬化時に(組成物が)液状を呈する材料としては、シリコーンゴム組成物、変性ウレタンゴム組成物、変性アクリルゴム組成物、変性ポリエーテルゴム組成物、液状EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン共重合体)(EPDM組成物)、液状フッ素ゴム(含フッ素ゴム組成物)などが挙げられるが、ウェアラブル用途などへの応用を考えた場合、皮膚への刺激性の観点から、シリコーンゴム又は液状フッ素ゴムが好ましいものであるが、さらに透湿性の低さを考慮すると、本発明の温度センサにおいては、液状フッ素ゴム(含フッ素ゴム組成物)を選択的に使用する。
As the material of the cover member 4, it is preferable to use a polymer resin material that is excellent in flexibility, gas barrier properties (also referred to as gas barrier properties, gas impermeability, and air impermeability) and oil resistance.
An elastic material is preferable as a material having excellent flexibility. Examples of such materials include various rubber materials, but from the viewpoint of workability and not damaging the sensor, it is preferable that (the composition) be in a liquid state when uncured. Materials that are liquid when uncured include silicone rubber compositions, modified urethane rubber compositions, modified acrylic rubber compositions, modified polyether rubber compositions, and liquid EPDM (ethylene-propylene-diene copolymers). ) (EPDM composition), liquid fluororubber (fluorine-containing rubber composition), etc., but when considering application to wearable applications, from the viewpoint of skin irritation, silicone rubber or liquid fluororubber is preferred. Although it is preferable, liquid fluororubber (fluorine-containing rubber composition) is selectively used in the temperature sensor of the present invention in consideration of its low moisture permeability.

本発明で使用する液状フッ素ゴム(含フッ素ゴム組成物)は、特に主鎖にパーフルオロポリエーテル構造を有するパーフルオロ化合物をベースポリマーとするものである。即ち、カバー部材4は、主鎖にパーフルオロポリエーテル構造を有するパーフルオロ化合物をベースポリマーとする含フッ素ゴム組成物(液状フッ素ゴム)を架橋させて得られるパーフルオロポリエーテル系含フッ素ゴムからなる。 The liquid fluororubber (fluororubber composition) used in the present invention has a perfluoro compound having a perfluoropolyether structure in its main chain as a base polymer. That is, the cover member 4 is made of a perfluoropolyether fluororubber obtained by cross-linking a fluororubber composition (liquid fluororubber) having a perfluoro compound having a perfluoropolyether structure in its main chain as a base polymer. Become.

また、上記パーフルオロ化合物は架橋サイトとしてSi-CH=CH2を有し、上記含フッ素ゴム組成物(液状フッ素ゴム)の架橋システムがヒドロシリル化付加反応架橋又はパーオキサイド架橋であることが好ましい。特には、架橋途中で副生成物が発生しないことを考慮すると、付加反応架橋がより好ましい。 The perfluoro compound preferably has Si—CH═CH 2 as a cross-linking site, and the cross-linking system of the fluororubber composition (liquid fluororubber) is hydrosilylation addition reaction cross-linking or peroxide cross-linking. In particular, addition reaction cross-linking is more preferable considering that by-products are not generated during cross-linking.

これらの中でも、パーフルオロポリエーテル系含フッ素ゴムとしては、
(A)分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有し、かつ主鎖中に二価のパーフルオロポリエーテル構造を有するアルケニル基含有パーフルオロ化合物、
(B)補強性フィラー、及び
(C)分子中にヒドロシリル基を有する付加反応可能な架橋剤を前記(A)成分を硬化させるのに十分な量
を含有する架橋性含フッ素ゴム組成物を硬化させてなるものであることが好ましい。
Among these, perfluoropolyether fluorine-containing rubbers include:
(A) an alkenyl group-containing perfluoro compound having at least two alkenyl groups in the molecule and a divalent perfluoropolyether structure in the main chain;
Curing a crosslinkable fluorine-containing rubber composition containing (B) a reinforcing filler and (C) an addition-reactive crosslinking agent having a hydrosilyl group in the molecule in sufficient amounts to cure the component (A). It is preferable that the

上記(A)成分のアルケニル基含有パーフルオロ化合物としては、下記一般式(1)で表される直鎖状パーフルオロポリエーテル化合物であることが好ましい。 The alkenyl group-containing perfluoro compound of component (A) is preferably a linear perfluoropolyether compound represented by the following general formula (1).

Figure 0007188692000001
[式中、XおよびX’はそれぞれ独立に二価の有機基である。aは独立に0又は1、Lは2~6の整数、b及びcはそれぞれ独立に0~200の整数である。]
Figure 0007188692000001
[In the formula, X and X′ are each independently a divalent organic group. a is independently 0 or 1, L is an integer of 2-6, and b and c are each independently an integer of 0-200. ]

これらの直鎖状パーフルオロ化合物は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。 These linear perfluoro compounds can be used singly or in combination of two or more.

(B)成分の補強性フィラーとしては、ヒュームドシリカ、湿式シリカ、粉砕シリカ、炭酸カルシウム、珪藻土、カーボンブラック、各種金属酸化物粉末等が挙げられ、また、これらを各種表面処理剤で処理したものであってもよい。これらの中で、機械的強度の向上の点から、特にヒュームドシリカが好ましく、更に、分散性の向上の点から、ヒュームドシリカをシラン系表面処理剤で処理したものがより好ましい。 Reinforcing fillers of component (B) include fumed silica, wet silica, pulverized silica, calcium carbonate, diatomaceous earth, carbon black, various metal oxide powders, etc., and these are treated with various surface treatment agents. can be anything. Among these, fumed silica is particularly preferred from the viewpoint of improving mechanical strength, and fumed silica treated with a silane-based surface treatment agent is more preferred from the viewpoint of improving dispersibility.

(B)成分の補強性フィラーの添加量は、(A)成分100質量部に対して1~200質量部が好ましい。 The amount of the reinforcing filler of component (B) to be added is preferably 1 to 200 parts by mass per 100 parts by mass of component (A).

(C)成分は、(A)成分のアルケニル基含有パーフルオロ化合物を硬化させるための架橋剤であり、分子中にケイ素原子に結合した水素原子[即ち、ヒドロシリル基(SiH基)]を有する付加反応可能な架橋剤である。 Component (C) is a cross-linking agent for curing the alkenyl group-containing perfluoro compound of component (A). It is a reactive cross-linking agent.

(C)成分は、1分子中にヒドロシリル基(SiH基)を少なくとも2個有する、オルガノハイドロジェンポリシロキサン等の有機ケイ素化合物であり、(A)成分との相溶性、分散性、硬化後の均一性の観点から、1分子中に1個以上のフッ素含有一価炭化水素基及び/又はフッ素含有二価炭化水素基を有するものが好ましい。 Component (C) is an organosilicon compound such as an organohydrogenpolysiloxane having at least two hydrosilyl groups (SiH groups) in one molecule. From the viewpoint of uniformity, one having one or more fluorine-containing monovalent hydrocarbon groups and/or fluorine-containing divalent hydrocarbon groups in one molecule is preferred.

(C)成分の添加量は、(A)成分を硬化させるのに十分な量であればよく、通常、(A)成分中のアルケニル基の合計1モルに対し、(C)成分中のヒドロシリル基(SiH基)のモル比率が0.5~2.0となる量である。 Component (C) may be added in an amount sufficient to cure component (A). The amount is such that the molar ratio of the group (SiH group) is 0.5 to 2.0.

更に、(A)成分中のアルケニル基と(C)成分中のヒドロシリル基(SiH基)との付加反応を促進する触媒が、通常、必要であり、このヒドロシリル化反応触媒は、一般に貴金属の化合物であり、高価格であることから、比較的入手し易い白金又は白金化合物等の白金族金属化合物がよく用いられる。 Furthermore, a catalyst for promoting the addition reaction between the alkenyl group in component (A) and the hydrosilyl group (SiH group) in component (C) is usually required, and this hydrosilylation reaction catalyst is generally a noble metal compound , and because of its high cost, relatively easily available platinum or platinum group metal compounds such as platinum compounds are often used.

白金又は白金化合物等の白金族金属化合物の添加量は、所謂触媒量でよいが、白金族金属原子として(A)成分に対して0.1~1,000ppmである。 The amount of platinum or a platinum group metal compound such as a platinum compound to be added may be a so-called catalytic amount, but is 0.1 to 1,000 ppm as platinum group metal atoms relative to component (A).

カバー部材4は、抵抗部3全体を被覆した状態で形成される。また、カバー部材4の厚みはガスバリア性を発揮する厚みであれば特に制限されない。 The cover member 4 is formed so as to cover the entire resistance portion 3 . Moreover, the thickness of the cover member 4 is not particularly limited as long as it exhibits a gas barrier property.

カバー部材4は、上記パーフルオロポリエーテル系含フッ素ゴム組成物を架橋させて成形すればよい。硬化条件としては、通常100℃~200℃で30秒~15分間、特には100℃~180℃で30秒~15分間でよい。更に、硬化をより完全にするために、120℃~200℃、30分~4時間の条件でアフターキュアーをしても良い。 The cover member 4 may be formed by cross-linking the perfluoropolyether fluorine-containing rubber composition. The curing conditions are generally 100° C. to 200° C. for 30 seconds to 15 minutes, and particularly 100° C. to 180° C. for 30 seconds to 15 minutes. Furthermore, in order to make the curing more complete, post-curing may be performed under the conditions of 120° C. to 200° C. for 30 minutes to 4 hours.

上記で説明した付加反応架橋型のパーフルオロポリエーテル系含フッ素ゴム組成物は、特許第2990646号公報、特許第3413713号公報、特許第3239717号公報、特許第3077536号公報等により詳しく記載されているものであり、このような含フッ素ゴム組成物としては市販品を使用することができ、例えば、液状フッ素エラストマーSHIN-ETSU SIFEL(登録商標)シリーズ(信越化学工業(株)製、商品名)などが挙げられ、特に好ましくは商品名SIFEL2618/SIFEL2610/SIFEL2614/SIFEL2617/SIFEL2661/SIFEL2662に代表される接着・コーティング用SIFEL2000シリーズ(信越化学工業(株)製)が挙げられる。 The addition reaction crosslinking type perfluoropolyether fluorine-containing rubber composition described above is described in detail in Japanese Patent No. 2990646, Japanese Patent No. 3413713, Japanese Patent No. 3239717 and Japanese Patent No. 3077536. Commercially available products can be used as such fluorine-containing rubber compositions. etc., and particularly preferred are the SIFEL2000 series for adhesion and coating (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) typified by the trade names SIFEL2618/SIFEL2610/SIFEL2614/SIFEL2617/SIFEL2661/SIFEL2662.

本発明の温度センサ10を用いた温度の測定に際しては、抵抗部3に電流を流すための電流源及びその電流値を測定するための電流計が第1電極5及び第2電極6に配線で接続され、かつ第1電極5と第2電極6との間の電位差を測定するための電圧計が該第1電極5及び第2電極6に配線で接続された構成とする(2端子測定法)。これにより、第1電極5と第2電極6との間に電流を流したときの電流値及び第1電極5と第2電極6との間に現れる電位差(電圧値)が測定され、これらの値から抵抗部3の電気抵抗値を算出することができる。そして、その抵抗値が温度へと換算される。この換算方法は公知の方法でよく、例えば温度センサ10で測定される電気抵抗値と、熱電対などの特性が既知の参照用温度センサが示す温度との対応関係を参照テーブルとして取得しておき、上記のように測定された温度センサ10の電気抵抗値を参照テーブルで温度に換算するとよい。
なお、抵抗部3の電気抵抗値を、抵抗部3にパルス電流を流すことにより測定してもよい。このことにより、抵抗部3に電流を流すことにより抵抗部3が発熱することを抑制することができる。また、温度センサ10の消費電力を低減することができる。
When measuring the temperature using the temperature sensor 10 of the present invention, a current source for applying current to the resistance portion 3 and an ammeter for measuring the current value are wired to the first electrode 5 and the second electrode 6. and a voltmeter for measuring the potential difference between the first electrode 5 and the second electrode 6 is wired to the first electrode 5 and the second electrode 6 (two-terminal measurement method ). As a result, a current value when a current is passed between the first electrode 5 and the second electrode 6 and a potential difference (voltage value) appearing between the first electrode 5 and the second electrode 6 are measured. The electrical resistance value of the resistance portion 3 can be calculated from the value. The resistance value is then converted to temperature. This conversion method may be a known method. For example, a correspondence relationship between the electrical resistance value measured by the temperature sensor 10 and the temperature indicated by a reference temperature sensor such as a thermocouple having known characteristics is obtained as a reference table. , the electrical resistance value of the temperature sensor 10 measured as described above may be converted to temperature using a lookup table.
The electrical resistance value of the resistance portion 3 may be measured by applying a pulse current to the resistance portion 3 . As a result, it is possible to prevent the resistance portion 3 from generating heat when a current flows through the resistance portion 3 . Moreover, power consumption of the temperature sensor 10 can be reduced.

本発明の温度センサ10によれば、抵抗部3がガスバリア性を有する基板2とカバー部材4との間に挟まれて密閉されていることにより、水や油などが抵抗部3に吸着、侵入することを抑制することができ、抵抗部3の電気抵抗を安定化することができる。したがって、温度を正確に測定することができる。
また、温度センサ10がこのような構成を有することにより、抵抗部3の電気抵抗を容易に測定できる。更に、温度センサ10を薄くすることができ、温度センサの製造コストを低減することができる。
According to the temperature sensor 10 of the present invention, the resistance portion 3 is sandwiched and sealed between the substrate 2 having gas barrier properties and the cover member 4, so that water, oil, etc. are not absorbed or penetrated by the resistance portion 3. can be suppressed, and the electrical resistance of the resistance portion 3 can be stabilized. Therefore, the temperature can be measured accurately.
Moreover, since the temperature sensor 10 has such a configuration, the electrical resistance of the resistance portion 3 can be easily measured. Furthermore, the temperature sensor 10 can be made thinner, and the manufacturing cost of the temperature sensor can be reduced.

以下、実施例及び比較例にて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples below, but the present invention is not limited to these Examples.

[実施例1]
(温度センサの作製)
下記の手順で図1に示す温度センサを作製した。
まず、下記の抵抗部材料の原料(カーボンナノチューブ、金属酸化物粒子)と分散剤と水とを混合して分散液を調製した。
カーボンナノチューブ(CNT):単層カーボンナノチューブ(OCSiAl社製、商品名TUBALL単層カーボンナノチューブ)(平均外径1.8nm、平均長さ5μm)、
金属酸化物粒子:SnO2ナノ粒子(Sigma-Aldrich社製)(平均粒径100μm)、
分散剤:硫酸ドデシルナトリウム(SDS)、
水:蒸留水。
なお、該分散液中のカーボンナノチューブの濃度は0.2質量%、金属酸化物粒子の濃度は75質量%である。
[Example 1]
(Fabrication of temperature sensor)
A temperature sensor shown in FIG. 1 was produced by the following procedure.
First, a dispersion liquid was prepared by mixing raw materials (carbon nanotubes, metal oxide particles), a dispersant, and water for the following resistor material.
Carbon nanotube (CNT): single-walled carbon nanotube (manufactured by OCSiAl, trade name TUBALL single-walled carbon nanotube) (average outer diameter 1.8 nm, average length 5 μm),
Metal oxide particles: SnO2 nanoparticles (manufactured by Sigma - Aldrich) (average particle size 100 μm),
dispersant: sodium dodecyl sulfate (SDS),
Water: distilled water.
The concentration of carbon nanotubes in the dispersion is 0.2% by mass, and the concentration of metal oxide particles is 75% by mass.

次に、2つの銀電極(第1電極5及び第2電極6)をスクリーン印刷法で設けた厚み38μmのPETフィルム(基板2)を用意した。このときの第1電極5と第2電極6との間隔は、0.6mm~5mmとした。
上記銀電極を形成したPETフィルムを110℃のホットプレートで加熱した状態でPETフィルム上の2つの銀電極のそれぞれの一部に重なると共に該2つの銀電極間を埋めるように、上記調製した分散液を塗布し、この塗布膜を乾燥させた。この塗布及び乾燥を複数回繰り返して抵抗部3を作製した。
次に抵抗部を設けたPETフィルムを水に浸漬することにより抵抗部を洗浄し、分散剤を除去した。その後、90℃のオーブン中に1時間入れることにより乾燥させ抵抗部3を作製した。
最後に、上記(A)及び(C)成分を含有すると共に、(B)成分の補強性フィラーとしてシラン系表面処理剤で表面処理したヒュームドシリカを含有する付加反応架橋型パーフルオロポリエーテル系含フッ素ゴム組成物(品番:SIFEL2661、信越化学工業(株)製)を抵抗部3全体及び2つの銀電極のそれぞれ一部を被覆するように塗布形成し、90℃のオーブン中に12時間以上入れることにより硬化させ温度センサを作製した。
Next, a PET film (substrate 2) having a thickness of 38 μm was prepared on which two silver electrodes (first electrode 5 and second electrode 6) were provided by screen printing. At this time, the distance between the first electrode 5 and the second electrode 6 was 0.6 mm to 5 mm.
While the PET film on which the silver electrode is formed is heated on a hot plate at 110° C., the dispersion prepared above overlaps with a part of each of the two silver electrodes on the PET film and fills the space between the two silver electrodes. A liquid was applied and the applied film was dried. The application and drying were repeated several times to fabricate the resistor portion 3 .
Next, the PET film provided with the resistance portion was immersed in water to wash the resistance portion and remove the dispersing agent. After that, it was dried by placing it in an oven at 90° C. for 1 hour, and the resistance portion 3 was produced.
Finally, an addition reaction cross-linking perfluoropolyether system containing the above components (A) and (C) and containing fumed silica surface-treated with a silane-based surface treatment agent as a reinforcing filler for component (B) A fluorine-containing rubber composition (product number: SIFEL2661, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is coated so as to cover the entire resistance part 3 and part of each of the two silver electrodes, and placed in an oven at 90 ° C. for 12 hours or more. A temperature sensor was produced by curing by putting it in.

[比較例1]
実施例1において、パーフルオロポリエーテル系含フッ素ゴム組成物に代えて加熱硬化型のシリコーンゴム組成物(品番:KJR-9060U、信越化学工業(株)製)を用い、それ以外は実施例1と同様にして温度センサを作製した。
[Comparative Example 1]
In Example 1, a heat-curable silicone rubber composition (product number: KJR-9060U, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was used in place of the perfluoropolyether-based fluorine-containing rubber composition, except for Example 1. A temperature sensor was produced in the same manner as above.

(環境実験)
上記のように作製した温度センサを使用して、温度制御できる環境試験機内に設置し、試験機内の湿度を約40%RHに保持した状態で、試験機内の環境温度を25℃~45℃で変化させたときの抵抗部の電気抵抗値を2端子測定法で測定した。なお、温度センサの抵抗部の近くに熱電対(Tタイプ)を配置し抵抗部の電気抵抗の測定と同時に熱電対で検知される温度を実温度として測定した。
また、環境試験機に温度センサを設置する前に、温度センサで測定される電気抵抗値と、熱電対で検知される温度との対応関係を参照テーブルとして取得しておき、上記のように測定された温度センサの電気抵抗値を参照テーブルで温度に換算し、センサ検出温度とした。
(environmental experiment)
Using the temperature sensor produced as described above, set it in an environment test machine that can control the temperature, and with the humidity inside the test machine kept at about 40% RH, the environmental temperature inside the test machine is set at 25 ° C to 45 ° C. The electrical resistance value of the resistance part when changed was measured by the two-terminal measurement method. A thermocouple (T type) was placed near the resistance portion of the temperature sensor, and the temperature detected by the thermocouple was measured as the actual temperature at the same time as the electrical resistance of the resistance portion was measured.
In addition, before installing the temperature sensor in the environmental tester, obtain the correspondence relationship between the electrical resistance value measured by the temperature sensor and the temperature detected by the thermocouple as a reference table, and measure as described above. The measured electric resistance value of the temperature sensor was converted into a temperature using a reference table, and the temperature detected by the sensor was obtained.

実施例1の測定結果を図2に、比較例1の測定結果を図3に示す。
実施例1の温度センサで検出される温度(センサ検出温度)は、図2に示すように、試験時間が20時間を超えても実温度との差異は見られず、高湿度環境の影響を受けることなく安定したセンサ特性が得られた。また、環境温度の上昇下降の変化に対しても実温度との差異は認められず、温度感度がよいことが分かった。
これに対して、比較例1の温度センサで検出される温度(センサ検出温度)は、図3に示すように、試験開始後、試験時間5時間までの間に環境温度の上昇下降の変化を繰り返したところ、試験時間の経過と共に実温度よりも低くなり、実温度との差が大きくなる傾向を示した。また、その後、環境温度を25℃の一定に保持して試験を継続したところ、センサ検出温度は実温度とは異なったままであった。これはカバー部材を透過して侵入した水蒸気の影響により温度センサにおける抵抗部の温度と電気抵抗値との関係が変化したためと推察される。
The measurement results of Example 1 are shown in FIG. 2, and the measurement results of Comparative Example 1 are shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the temperature detected by the temperature sensor of Example 1 (sensor detection temperature) did not differ from the actual temperature even after the test time exceeded 20 hours. Stable sensor characteristics were obtained without being affected. In addition, no difference from the actual temperature was observed with respect to changes in the rise and fall of the environmental temperature, indicating good temperature sensitivity.
On the other hand, the temperature detected by the temperature sensor of Comparative Example 1 (sensor detection temperature), as shown in FIG. When repeated, the temperature tended to become lower than the actual temperature and the difference from the actual temperature increased with the lapse of test time. After that, when the test was continued while the environmental temperature was kept constant at 25°C, the sensor detected temperature remained different from the actual temperature. It is presumed that this is because the relationship between the temperature of the resistance portion of the temperature sensor and the electrical resistance value changed due to the influence of water vapor that penetrated through the cover member.

2 基板
3 抵抗部
4 カバー部材
5 第1電極
6 第2電極
10 温度センサ
2 substrate 3 resistance part 4 cover member 5 first electrode 6 second electrode 10 temperature sensor

Claims (8)

温度に応じて電気抵抗が変化する抵抗部を用いる温度センサであって、前記抵抗部が配置される基板と、該基板との間に前記抵抗部を挟んで密閉するカバー部材と、前記抵抗部に電気的に接続され、前記カバー部材よりも外部に導出された電気抵抗測定用の複数の電極とを備え、前記抵抗部が、酸化スズ(SnO 2 )、酸化タングステン(WO 3 )、酸化ニッケル(NiO)及び酸化インジウム(In 2 3 )から選択される少なくとも1種の金属酸化物粒子、カーボンナノチューブ及び不可避不純物だけから構成される金属酸化物粒子とカーボンナノチューブとの混合体からなり、前記カバー部材が、主鎖にパーフルオロポリエーテル構造を有するパーフルオロ化合物をベースポリマーとする含フッ素ゴム組成物を架橋させて得られるパーフルオロポリエーテル系含フッ素ゴムから形成されている温度センサ。 A temperature sensor using a resistance portion whose electrical resistance changes according to temperature, comprising: a substrate on which the resistance portion is arranged; a cover member that sandwiches and seals the resistance portion between the substrate and the substrate; and the resistance portion. and a plurality of electrodes for electrical resistance measurement that are electrically connected to the cover member and led out from the cover member, and the resistance portion includes tin oxide (SnO 2 ), tungsten oxide (WO 3 ), and nickel oxide. (NiO) and at least one kind of metal oxide particles selected from indium oxide (In 2 O 3 ), carbon nanotubes, and a mixture of metal oxide particles and carbon nanotubes composed only of inevitable impurities, A temperature sensor, wherein the cover member is made of a perfluoropolyether fluororubber obtained by cross-linking a fluororubber composition containing a perfluoro compound having a perfluoropolyether structure in its main chain as a base polymer. 上記パーフルオロ化合物の架橋サイトがSi-CH=CH2であり、上記含フッ素ゴム組成物の架橋システムがヒドロシリル化付加反応架橋又はパーオキサイド架橋であることを特徴とする請求項1に記載の温度センサ。 2. The temperature according to claim 1, wherein the cross-linking site of the perfluoro compound is Si—CH═CH 2 , and the cross-linking system of the fluorine-containing rubber composition is hydrosilylation addition reaction cross-linking or peroxide cross-linking. sensor. 上記抵抗部が、複数の電極が形成された基板上に、上記金属酸化物粒子とカーボンナノチューブとを含有する分散液又はペーストを塗布又は印刷する工程により形成されたものである請求項1又は2に記載の温度センサ。 3. The resistor part is formed by applying or printing a dispersion or paste containing the metal oxide particles and carbon nanotubes onto a substrate on which a plurality of electrodes are formed. The temperature sensor described in . 上記抵抗部は、上記カーボンナノチューブと金属酸化物粒子との質量比が1:100~1:2000のカーボンナノチューブと金属酸化物粒子との混合体から構成される請求項1~のいずれか1項に記載の温度センサ。 4. Any one of claims 1 to 3, wherein the resistor portion is composed of a mixture of carbon nanotubes and metal oxide particles having a mass ratio of the carbon nanotubes to the metal oxide particles of 1:100 to 1:2000. A temperature sensor as described above . 上記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブである請求項1~のいずれか1項に記載の温度センサ。 The temperature sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the carbon nanotubes are single-walled carbon nanotubes. 上記金属酸化物粒子とカーボンナノチューブとの混合体は、金属酸化物粒子が充填されて集合体を形成しつつ、この金属酸化物粒子の間にカーボンナノチューブが配置され、金属酸化物粒子の表面とカーボンナノチューブ表面とが接触している構造を有する請求項1~5のいずれか1項に記載の温度センサ。In the mixture of the metal oxide particles and the carbon nanotubes, the metal oxide particles are filled to form aggregates, the carbon nanotubes are arranged between the metal oxide particles, and the surfaces of the metal oxide particles and the carbon nanotubes are arranged. 6. The temperature sensor according to any one of claims 1 to 5, having a structure in contact with the surface of the carbon nanotube. 上記カーボンナノチューブの平均長さが0.5~50μmであり、上記金属酸化物粒子の平均粒径が1~500nmである請求項~6のいずれか1項に記載の温度センサ。 The temperature sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the carbon nanotubes have an average length of 0.5 to 50 µm, and the metal oxide particles have an average particle diameter of 1 to 500 nm. 上記基板は、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム及びポリエチレンナフタレートフィルムのいずれか、又はこれらから選択されるいずれか1種のフィルムで金属層が挟まれたラミネートフィルムである請求項1~7のいずれか1項に記載の温度センサ。 Claims 1 to 7, wherein the substrate is a laminate film in which a metal layer is sandwiched between any one of polyethylene terephthalate film, polyimide film, polyester film and polyethylene naphthalate film, or any one film selected from these films. The temperature sensor according to any one of .
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