TW201814749A - 伸縮性電容器、變形感測器、位移感測器、呼吸狀態之感測方法及感測衣 - Google Patents

伸縮性電容器、變形感測器、位移感測器、呼吸狀態之感測方法及感測衣 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種伸張度與靜電電容顯示1：1之對應，高感度且無遲滯的伸縮性電容器，該伸縮性電容器適用於呼吸感測器、感測衣。使用伸縮性導體層與無機成分少，較佳為帕松比為0.28以上之伸縮性介電體層，獲得一種伸縮性電容器，該伸縮性電容器至少具有按順序疊層了伸縮性導體層、伸縮性介電體層、伸縮性導體層而成之層結構，該伸縮性導體層係含有金屬粒子之組成物，其特徵為：非伸張時之電阻率為3×10-3 Ωcm以下，100%伸張時之電阻率為非伸張時之100倍以內。可將獲得之伸縮性電容器安裝於帶、襯衫等，並利用衣飾的變化進行呼吸感測。又，若配置在衣類之關節部位等，可讀取穿戴者的活動。

Description

伸縮性電容器、變形感測器、位移感測器、呼吸狀態之感測方法及感測衣
本發明關於具有伸縮特性之電容器，並關於因伸縮導致靜電電容變化，且能以靜電電容之變化讀取伸縮變形的電容器，進一步，關於利用伸縮性電容器之變形感測器。 進一步，本發明關於利用靜電電容變化之位移感測器，更關於測定人體軀體部之周長變化以感測呼吸狀態的方法。 進一步，本發明關於一種感測衣，係具備能以靜電電容變化的形式檢測出自身變形之伸縮性電容器的衣服，可在受試者穿戴之狀態下，藉由裝備於衣服之伸縮性電容器之靜電電容變化，實質上非侵入地檢測出身體的形狀變化，亦即四肢的運動、體形、姿勢、呼吸、咀嚼、吞嚥、脈搏、胎動等。
就靜電電容型感測器而言，已知有由一對電極層間之靜電電容變化檢測出測定對象物之凸凹形狀等的面壓分布感測器、用於應變規(Strain Gauge)等的感測器。
以往，作為面壓分布感測器使用之靜電電容型感測器片，例如已知有一種面壓分布感測器，其具有以由兩片導電層構成之電極夾持彈性體製之介電層而成的疊層結構，並以靜電電容變化的形式捕捉因在垂直於面的方向所施加之荷重而變化的介電層之厚度。 專利文獻1中揭示了一種靜電電容型壓力感測器，係將1片導電布夾持在可於所有方向彈性變形之2片片狀介電體之間而相互重疊，同時在兩片狀介電體之兩面配備2片導電布，該2片導電布為接地層且相互電連接，於該2片片狀介電體分別形成多數個貫穿孔，開設於其中一片狀介電體之貫穿孔與開設於另一片狀介電體之貫穿孔的位置彼此錯開。
又，專利文獻2中揭示了一種靜電電容型感測器，其特徵在於：具備介電構件、表面側電極、背面側電極、以及檢測部，根據該檢測部的靜電電容變化，檢測出所施加之荷重；該介電構件具有：介電層，由具有伸縮性的布構成；表面側被覆層，由彈性體或樹脂構成，疊層於該介電層之表面側並可與該介電層一體地伸縮；表面側黏接層，介裝於該表面側被覆層與該介電層之間，將該表面側被覆層與該介電層予以黏接並可與兩層一體地伸縮；背面側被覆層，由彈性體或樹脂構成，疊層於該介電層之背面側並可與該介電層一體地伸縮；以及背面側黏接層，介裝於該背面側被覆層與該介電層之間，將該背面側被覆層與該介電層予以黏接並可與兩層一體地伸縮；該表面側電極形成在該介電構件之該表面側被覆層之表面並可與該介電構件一體地伸縮，該背面側電極形成在該介電構件之該背面側被覆層之背面並可與該介電構件一體地伸縮；該檢測部形成在面向表裏方向的該表面側電極與該背面側電極之間。
進一步，專利文獻3中揭示了一種靜電電容型感測器，其特徵為：具備彈性體製的介電膜、以及介隔該介電膜而配置的一對電極而成，並可彈性地彎曲變形，該一對電極具有彈性體、及由摻合於該彈性體中之碳材料構成之導電性填料，並可因應該介電膜之變形而伸縮，該一對電極由含有該彈性體與該導電性填料之彈性體組成物構成，在表示該彈性體組成物之該導電性填料之摻合量與電阻的關係的滲流曲線(percolation curve)中，電阻降低且發生絕緣體-導電體轉變之第一反曲點的該導電性填料之摻合量(臨界體積分率：φc)為25vol%以下，於該一對電極之至少其中一者之表面配置有拘束該表面之彈性變形的拘束構件，根據該一對電極間的靜電電容變化檢測出變形。
該等專利文獻1～3中揭示之靜電電容型感測器，皆為如下類型的感測器：具有面狀的疊層體結構，並以靜電電容之變化的形式捕捉垂直於面的方向之變化，亦即主要是介電層之厚度變化。該等感測器雖可檢測壓力或相對較小的位移，但無法使用在檢測較大變形的目的。
另一方面，專利文獻4中揭示了一種靜電電容型感測器片，具備：由彈性體組成物構成之介電層、疊層於該介電層之表面的表面側電極層、以及疊層於該介電層之背面的背面側電極層，該表面側電極層與該背面側電極層間夾持該介電層且至少一部分為對向，並將該表面側電極層與該背面側電極層間夾持有該介電層且為對向的部分作為檢測部，其特徵為：該表面側電極層及該背面側電極層，由含有奈米碳管之導電性組成物構成，該彈性體組成物含有以聚醚多元醇作為多元醇成分、以HDI系聚異氰酸酯作為異氰酸酯成分之胺甲酸酯橡膠；該靜電電容型感測器片顯示可耐受單軸拉伸之伸長率為100%以上。
亦即，專利文獻4中揭示之發明，係利用靜電電容變化測定面方向的變形而非厚度方向的變化之類型的感測器。相較於以往讀取厚度方向變化之類型的感測器的變形程度事實上為數%左右，該感測器亦即可變形之電容器可對應格外大的變形，就靜電電容型感測器而言，在可檢測較大變形、較大位移方面，可謂與以往的靜電電容型感測器顯然有別。
另一方面，為了診斷睡眠時無呼吸症候群，有人提出了各種監測睡眠中之呼吸狀態的方法。 專利文獻5中，揭示了一種將安裝於伸縮性帶之應變計捲繞在胸部以進行測定的呼吸感測器作為檢測呼吸運動之手段，並提出和用於檢測睡眠姿勢之開關配合，以監測呼吸狀態的方法。 專利文獻6中提出了一種使用轉換器監測呼吸狀態的方法，該轉換器滑動自如地卡合於至少部分具有彈性的帶，且因應至少從該帶間接地施加的力而發出表示該力之大小的電氣訊號。 專利文獻7中揭示了一種呼吸感測器裝設衣，具備：在左右前襟之間間隔一定寬度並具有前開口部分的衣服、以及將帶狀呼吸感測器之兩前端部拆裝自由地黏著在該衣飾左右前襟的黏著部。 專利文獻8中揭示了將充氣墊鋪置在橫臥著的受試者的身體下，由該充氣墊內部的壓力變動測量心率數、呼吸數、打鼾等，並進行睡眠時無呼吸症候群之診斷的方法。
在視訊領域中，動作捕捉技術得到發展。電影的特殊拍攝等使用光學的動作捕捉技術。光學地捕捉身體的形態、表情的變化，進行數據化，反映在CG並於虛擬空間中使人體模型等移動的方法，作為電影等之製作方法被實用化。該方法需要龐大的裝置。 另一方面，為了檢測身體的形狀變化、運動狀態，有人嘗試將各種感測器納入到衣服以實施測量。 專利文獻9、專利文獻10中揭示了使用壓電感測器以求出關節角度的技術。壓電元件的變形需要較強的力，因此關節角度的變動較大時，身體會感受到反作用力，給受試者帶來不適，並會對運動本身造成限制，故存在無法適當地感測的問題。 專利文獻11中揭示了使用電磁感應式感測器測定間接的彎曲角度的方法，該感測器容易受到外部磁場的影響，且獲得之資訊為運動的時間微分，因此不適合於穩定地感測身體的變形狀態。
專利文獻12中揭示了使用因彎曲角度導致靜電電容變化的折曲電容器作為感測器以感測關節角度的方法。但，因彎曲角度所致之靜電電容變化小，難以確保精度，且該感測方法的情況下，需將感測器的安裝位置與折曲位置精確地匹配，因此適用於感測衣時，需要配合受試者個人的體形製作感測衣，又，即使是同一受試者，也會有感測衣的穿戴狀態偏移時感測變得不穩定等的問題。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第4141426號公報 [專利文獻2]日本專利第5486258號公報 [專利文獻3]日本專利第5496446號公報 [專利文獻4]日本特開2015-200592號公報 [專利文獻5]日本特開平7-75631號公報 [專利文獻6]日本特開平8-299306號公報 [專利文獻7]日本特開1998-099299號公報 [專利文獻8]日本特開2000-271103號公報 [專利文獻9]日本專利第4855373號公報 [專利文獻10]日本專利第4427655號公報 [專利文獻11]日本特開平7-75630號公報 [專利文獻12]日本特開2015-217127號公報
[發明所欲解決之課題] 實施該較大變形之檢測的靜電電容感測器，不僅是介電體需有足夠的變形餘地，夾持介電體的電極部分也需有足夠的變形餘地，進一步，取決於結構，配線部分亦需有足夠的變形餘地。介電體使用彈性的高分子材料的話，也可充分對應100%程度的變形，但即使是施加同程度之變形的情況下，能維持導電性的電極或配線材料卻稀少。 也有人提出使用含有奈米碳管之導電性組成物的技術，藉由奈米碳管分散而獲得之導電性，和使用碳填料之導電性組成物為同程度，相較於一般的金屬電極，電阻率為數千～數萬倍的值。亦即，利用含有奈米碳管之導電性組成物形成的電極，在電極面內具有電阻成分，因此需將電容器本身以分布參數(distributed constant)的方式處理。又，測定包含靜電電容之阻抗時，不能忽視電阻成分，故感測器輸出的直線性低。進一步，在含有奈米碳管之電極層與一般的金屬配線之連接面形成蕭特基障壁，因此，尤其以低電壓驅動感測器時，會成為非線形響應，存在作為感測器的用途受到限制等的課題。
於身體之軀體周圍配置帶狀位移感測器並由軀體之周長變化進行呼吸感測的方法，由於有帶狀物拘束身體的感觸，受試者感受到強烈的不適，難以獲得自然的睡眠。又，該帶狀位移感測器，取決於姿勢，會有呼吸所致之周長變化未傳達到周長檢測部，而無法進行正確的監測的情況。 使床鋪全體成為壓力感測器陣列，檢測由伴隨呼吸之身體變化所產生的壓力變動以監測呼吸狀態的方法，由於裝置大小變大，成為高成本，又，為了實現自然的入睡感覺而加厚被褥的話，檢測精度會降低。 除該等外，已知有解析受試者睡眠時的動態影像而感測呼吸狀態的方法，但取決於拍攝的方向，呼吸狀態的檢測大多困難，且為了不給受試者帶來不適，需在較暗的環境進行拍攝，往往難以獲得解析所需之品質的影像。
若將該等感測器統合於衣服，可作為生物體資訊之感測衣使用。對於生物體資訊感測衣有如下要求：穿戴容易，對於體形稍微不同的受試者亦可適用，且即使穿戴狀態稍微偏移時亦可穩定地感測，此外，穿戴時不會有不適的自然穿戴感。
本發明係鑒於如此之情況而進行，其目的在於提供一種伸縮性電容器，其具有可耐受較大變形的高伸長率，重複變形時的可靠性亦優異，於變形量之測定中無遲滯，具有寬廣範圍，可獲得響應性良好的輸出。
進一步，本發明旨在實現使用伸縮性電容器之低負荷的位移感測器，並提供使用該感測器而不會給受試者帶來不適的呼吸感測方法。 進一步，本發明旨在提供一種感測衣，藉由將伸縮性電容器適用於衣物，可檢測穿戴者之身體的形狀變化，亦即四肢的運動、體形、姿勢、呼吸、咀嚼、吞嚥、脈搏、胎動等。 [解決課題之手段]
亦即本發明為以下之構成。 [1]一種伸縮性電容器，至少具有按順序疊層了伸縮性導體層、伸縮性介電體層、伸縮性導體層而成之層結構，其特徵為：該伸縮性導體層係含有金屬粒子之組成物，非伸張時之電阻率為3×10-3 Ωcm以下，且100%伸張時之電阻率為非伸張時之100倍以內。 [2]如[1]之伸縮性電容器，其中，該伸縮性介電體層之無負荷時之相對介電常數為2.5以上，且以10質量%以下之比例含有相對介電常數為5以上之無機填料。 [3]如[1]或[2]之伸縮性電容器，其中，該伸縮性導體層係由至少含有金屬粒子及拉伸彈性模量為1MPa以上1000MPa以下之柔軟性樹脂之伸縮性導體組成物構成，柔軟性樹脂的摻合量，相對於金屬粒子與柔軟性樹脂之合計為7～35質量%。 [4]如[1]至[3]中任一項之伸縮性電容器，其中，該伸縮性介電體層具有熱熔黏接性。 [5]如[1]至[4]中任一項之伸縮性電容器，其中，該伸縮性介電體層之透濕度為4000g/m2 ･24hr以下。 [6]如[1]至[5]中任一項之伸縮性電容器，其中，該伸縮性介電體層之絕緣破壞電壓為1.0kV以上。 [7]如[1]至[6]中任一項之伸縮性電容器，其中，該伸縮性介電體層為至少於單面具有帶熱熔黏接性之層的多層結構。 [8]如[1]至[7]中任一項之伸縮性電容器，其在面方向伸張100%時之伸張回復率為98%以上。 [9]一種變形感測器，如[1]至[8]中任一項之伸縮性電容器之伸縮性介電體層之面方向係朝向測定對象之變形方向配置，並藉由檢測因應測定對象之伸縮變形而變化的伸縮性電容器之靜電電容變化，以檢測測定對象的變形。 [10]如[9]之變形感測器，其中，該因應測定對象之伸縮變形而變化的伸縮性電容器之靜電電容變化，主要係伸縮性介電體層之朝面方向之伸縮所伴隨之伸縮性介電體層之朝厚度方向之伸縮引起的靜電電容的變化。
[11]一種位移感測器，至少具備：由伸縮性素材構成之帶狀基材；以及可因應帶狀基材之伸縮而變形的伸縮性電容器。 [12]如[11]之位移感測器，其中，該伸縮性電容器的變形，係朝電容器之介電體層之面方向的變形。 [13]如[11]或[12]之位移感測器，其中，該伸縮性電容器具有按順序疊層了伸縮性導體層、伸縮性介電體層、伸縮性導體層而成之層結構，該伸縮性導體層之電阻率為1×10-3 Ωcm以下，該伸縮性介電體層由拉伸降伏伸度(Tensile Elongation at Yield)為70%以上之伸縮性絕緣高分子構成。 [14]如[11]至[13]中任一項之位移感測器，其中，位移感測器之朝帶長度方向伸長20%時的應力為20N以下。 [15]如[11]至[14]中任一項之位移感測器，其中，相對於該帶狀物之全長，具備伸縮性電容器的部分為10%以上100%以下。 [16]一種呼吸狀態之感測方法，係藉由將如[11]至[15]中任一項之位移感測器配置在人體的軀體周圍，並測定軀體之周長變化，以檢測呼吸狀態。
亦即本發明為以下之構成。 [17]一種感測衣，具備：伸縮性電容器；以及用於將伸縮性電容器與檢測伸縮性電容器之靜電電容的裝置予以連接的電氣配線。 [18]如[17]之感測衣，其中，該伸縮性電容器具有按順序疊層了伸縮性導體層、伸縮性介電體層、伸縮性導體層而成之層結構，該伸縮性導體層之電阻率為1×10-3 Ωcm以下，該伸縮性介電體層由拉伸降伏伸度為70%以上之伸縮性絕緣高分子構成。 [19]如[17]或[18]之感測衣，係配置成使該伸縮性電容器之變形成為衣物之伸長方向。 [20]如[17]至[19]中任一項之感測衣，其中，該伸縮性電容器之朝面方向伸長20%時的應力為15N/cm以下。 [21]如[17]至[20]中任一項之感測衣，係人體上半身用之衣服，至少在肘部分、上腕周圍、下腕周圍、肩部分、背面、胸部周圍、腹部周圍、側腹部分中之任意部位配置了該伸縮性電容器。 [22]如[17]至[20]中任一項之感測衣，係人體下半身用之衣服，至少在膝部分、踝部分、大腿部周圍、脛部周圍、髖關節部分、腰部分中之任意部位配置了該伸縮性電容器。 [23]如[17]至[20]中任一項之感測衣，為手套形狀，至少在手腕、手指之各關節中之一部位以上之任意部分配置了該伸縮性電容器。 [24]如[17]至[20]中任一項之感測衣，為襪子形狀，至少在踝、腳趾之各關節中之一部位以上之任意部分配置了該伸縮性電容器。
進一步，本發明宜具有以下之構成。 [31]如[1]至[8]中任一項之伸縮性電容器，其中，該伸縮性介電體層之帕松比為2.8以上。 [32]一種變形感測器，如前述[31]之伸縮性電容器之伸縮性介電體層之面方向係朝向測定對象之變形方向配置，並藉由檢測因應測定對象之伸縮變形而變化的伸縮性電容器之靜電電容變化，以檢測測定對象的變形。 [33]如前述[9]、[10]、[11]中任一項之變形感測器，其中，該測定對象為衣服的部分伸縮。
進一步，本發明宜具有以下之構成。 [34]如[12]至[15]中任一項之位移感測器，其中，該伸縮性介電體層之無負荷時之相對介電常數為3.5以上，且相對介電常數為5以上之無機填料之含量為10%質量以下。 [35]如[12]至[15]、[34]中任一項之位移感測器，其中，該伸縮性導體層係由至少含有金屬粒子、拉伸彈性模量為1MPa以上1000MPa以下之柔軟性樹脂之伸縮性導體組成物構成，柔軟性樹脂的摻合量，相對於導電粒子與柔軟性樹脂之合計為7～35質量%。 [36]如[12]至[15]、[34]、[35]中任一項之位移感測器，其中，該伸縮性介電體層包含具有熱熔黏接性的材料。 [37]如[12]至[15]、[34]至[36]中任一項之位移感測器，其中，該伸縮性介電體層之帕松比為0.28以上。 [發明之效果]
本發明之伸縮性電容器，在平面方向具有高伸長率，因此，不僅可如以往習知的靜電電容型感測器般理想地使用於電容器之厚度方向之變形的測定，還可理想地使用於朝平面方向之變形量的測定。又，本發明之伸縮性電容器，藉由採用伸張回復率良好的介電層，成為大幅變形後之永久應變小且即使重複變形(伸縮)亦不易產生殘留應變的結構。其結果，成為變形量與輸出值(靜電電容)之間的遲滯小，響應性、對應性優異，重複使用時之可靠性(長期可靠性)優異者。
本發明之伸縮性電容器，由於電極使用低電阻之伸縮性導體，元件的耐久性高，又，即使元件為大型的情況下，元件內的阻抗亦均勻，因此，即使在大面積元件中亦可構成均勻感度之感測器陣列。 本發明之伸縮性電容器，可減薄厚度，故就結果而言，可構成極輕量的感測器。進一步，本發明之伸縮性電容器，可將伸張時之應力壓抑為低，故為高感度，此外，可減小對於測定對象帶來的影響。具體而言，即使是作為穿戴式智慧裝置、智慧服裝、感測衣等以檢測體表面之變形等的目的使用時，亦可不帶給受試者不適而進行測定。利用本發明的話，能以極小規模的裝置實現以往需要包含電視攝像機之大規模裝置之如動作捕捉之被檢體(人、動物、機器人等)之活動的數據化。
本發明中，因應伸縮性電容器之朝面方向之伸縮變形而變化的伸縮性電容器之靜電電容變化，主要係伸縮性介電體層之朝面方向之伸縮所伴隨之伸縮性介電體層之朝厚度方向之變化引起的靜電電容的變化。為了展現該特性，使用於伸縮性介電體層之材料宜具有高帕松比。本發明中之伸縮性介電體層之帕松比宜為0.28以上，為0.38以上更佳，為0.48以上尤佳。為了提高帕松比，摻合於伸縮性介電體層之無機成分宜為少量。
以下，參照圖式對本發明之實施形態進行說明。如圖1所示，本發明之伸縮性電容器，就基本構成而言，具有：1.伸縮性導體層(表面電極)、2.伸縮性介電體層、3.伸縮性導體層(背面電極)之3層。實際構成中，有時會將用於黏接各層之黏接層插入到各基本結構層中。進一步，有時會在成為最外層之伸縮性導體層之外側設置絕緣性的被覆層。由本發明之目的明顯可知，對於黏接層、被覆層亦要求充分的伸縮特性。
本發明中之伸縮性導體層之非伸張時之電阻率宜為3×10-3 Ωcm以下，為1×10-3 Ωcm以下更佳，為3×10-4 Ωcm以下尤佳，為1×10-4 Ωcm以下又更佳。電阻率超出該範圍的話，導電層內之電阻分布變得顯著，元件的時間常數變大，響應性產生問題，會有高頻特性、脈衝響應性降低的情況。電阻率的下限原則上依存於所使用之導電材料。
本發明中之伸縮性導體層之100%伸張時之電阻率宜為非伸張時之100倍以內，為50倍以內更佳，為30倍以內又更佳，為15倍以內尤佳。100%伸張時之電阻率超出該範圍的話，導電層內之電阻分布變得顯著，元件的時間常數變大，響應性產生問題，會有高頻特性、脈衝響應性降低的情況。電阻率的下限原則上依存於所使用之導電材料。此外，伸縮性導體變形時，因變形所伴隨之幾何學的變化，亦即，因於電流方向之長度、截面積之變化所致之電阻值的變化不包括在內。若為本發明中之初始電阻率、及伸張時之電阻率之範圍，即使加上因幾何學的變形所致之電阻值的變化，亦可充分有效地將導電層內之電阻分布保持為小。
本發明中之伸縮性導體層，係至少由金屬粒子、拉伸彈性模量為1MPa以上1000MPa以下之柔軟性樹脂構成。又，柔軟性樹脂的摻合量，相對於導電粒子與柔軟性樹脂之合計為7～35質量%。 本發明中之伸縮性導體層，可藉由將金屬粒子與柔軟性樹脂予以混練混合，並成型為薄膜狀或片狀而得到。本發明之伸縮性導體層，較佳為可經由在金屬粒子與柔軟性樹脂中加入溶劑等以形成伸縮性導體形成用糊劑化、或漿液化的狀態，並藉由塗布、乾燥加工成片狀或薄膜狀。又，糊劑化後，亦可藉由印刷而形成預定的形狀。
本發明中之金屬粒子具有作為導電性粒子的功能。此外，本發明中，導電性粒子係由含有該金屬粒子，電阻率為1×10-1 Ωcm以下之物質構成，且粒徑為100μm以下之粒子。電阻率為1×10-1 Ωcm以下之物質，可例示金屬、合金、碳、經摻雜之半導體、導電性高分子等。作為本發明中較佳使用之導電性粒子，可使用銀、金、鉑、鈀、銅、鎳、鋁、鋅、鉛、錫等金屬；黃銅、青銅、白銅、焊料等合金粒子；如銀被覆銅之混合粒子，進一步，可使用經金屬鍍敷之高分子粒子、經金屬鍍敷之玻璃粒子、經金屬被覆之陶瓷粒子等。
本發明中，就金屬粒子而言，宜使用薄片狀銀粒子或無定形團聚銀粉為主體。此外，此處用為主體係以導電性粒子之90質量%以上的量使用。無定形團聚粉係球狀或無定形狀之初級粒子團聚成3維者。無定形團聚粉及薄片狀粉，比起球狀粉等比表面積較大，故即使是低填充量亦可形成導電性網絡，故較佳。無定形團聚粉並非單分散的形態，由於粒子彼此物理接觸，易形成導電性網絡，故更佳。
薄片狀粉的粒徑並無特別限定，利用動態光散射法測得之平均粒徑(50%D)宜為0.5～20μm。更佳為3～12μm。平均粒徑超過20μm的話，微細配線的形成變得困難，且網版印刷等時會產生堵塞。平均粒徑未達0.5μm時，會有低填充時粒子間無法接觸，導電性惡化的情況。
無定形團聚粉的粒徑並無特別限定，利用光散射法測得之平均粒徑(50%D)宜為1～20μm。更佳為3～12μm。平均粒徑超過20μm的話，分散性降低，糊劑化變得困難。平均粒徑未達1μm時，會有失去作為團聚粉的效果，且低填充時無法維持良好的導電性的情況。
本發明中，視需要亦可於伸縮性導體層中摻合非導電性粒子。本發明中之非導電性粒子，係有機或無機的絕緣性物質構成的粒子。本發明中之非導電性粒子，係為了印刷特性之改善、伸縮特性之改善、塗膜表面性之改善而添加，可利用二氧化矽、氧化鈦、滑石、氧化鋁、硫酸鋇等無機粒子；由樹脂材料構成之微凝膠等。
本發明中之柔軟性樹脂，可列舉彈性模量為1～1000MPa之熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂、橡膠等。為了展現膜的伸縮性，宜為胺甲酸酯樹脂或橡膠。橡膠可列舉：胺甲酸酯橡膠、丙烯酸橡膠、聚矽氧橡膠、丁二烯橡膠、腈橡膠或氫化腈橡膠等含有腈基之橡膠、異戊二烯橡膠、硫化橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、丁基橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、乙烯丙烯橡膠、偏二氟乙烯共聚物等。其中，含有腈基之橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠為較佳，含有腈基之橡膠為特佳。本發明中較佳彈性模量之範圍為2～480MPa，尤佳為3～240MPa，又更佳為4～120MPa之範圍。
就含有腈基之橡膠而言，只要是含有腈基的橡膠、彈性體即可，並無特別限定，宜為腈橡膠與氫化腈橡膠。腈橡膠為丁二烯與丙烯腈之共聚物，鍵結丙烯腈量多的話，與金屬的親和性提升，但有助於伸縮性之橡膠彈性反而減小。故，丙烯腈丁二烯共聚物橡膠中的鍵結丙烯腈量宜為18～50質量%，為40～50質量%特佳。
本發明中之柔軟性樹脂的摻合量，相對於導電粒子、較佳添加之非導電性粒子與柔軟性樹脂之合計為7～35質量%，較佳為9～28質量%，尤佳為12～20質量%。
又，本發明中之伸縮性導體形成用糊劑中可摻合環氧樹脂。本發明中，較佳之環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂或苯酚酚醛清漆型環氧樹脂。摻合環氧樹脂時，可摻合環氧樹脂之硬化劑。就硬化劑而言，使用公知的胺化合物、多元胺化合物等即可。硬化劑宜以相對於環氧樹脂為5～50質量%的量摻合，為10～30質量%更佳。又，環氧樹脂與硬化劑之摻合量，相對於包括柔軟性樹脂在內之全部樹脂成分為3～40質量%，較佳為5～30質量%，更佳為8～24質量%。
本發明中之伸縮性導體形成用糊劑含有溶劑。本發明中之溶劑為水或有機溶劑。溶劑之含量應根據糊劑所要求之黏性適當調整，並無特別限定，令導電性粒子與柔軟性樹脂之合計質量為100時，大約為30～80質量比較佳。 使用於本發明之有機溶劑，沸點宜為100℃以上、未達300℃，沸點為130℃以上、未達280℃更佳。有機溶劑的沸點過低的話，會有糊劑製造步驟或糊劑使用時溶劑揮發，構成導電性糊劑之成分比容易變化的疑慮。另一方面，有機溶劑的沸點過高的話，會有乾燥硬化塗膜中的殘留溶劑量變多，導致塗膜的可靠性降低的疑慮。
本發明中之有機溶劑可列舉：環己酮、甲苯、二甲苯、異佛酮、γ-丁內酯、苯甲醇、ExxonMobil Chemical製的Solvesso 100、150、200、丙二醇單甲醚乙酸酯、松油醇、乙二醇單丁醚乙酸酯、二戊苯、三戊苯、正十二醇、二乙二醇、乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯、二乙二醇二丁醚、二乙二醇單乙酸酯、三乙二醇二乙酸酯、三乙二醇、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單乙醚、三乙二醇單丁醚、四乙二醇、四乙二醇單丁醚、三丙二醇、三丙二醇單甲醚、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯等。又，石油系烴類亦可列舉：新日本石油公司製的AF溶劑4號(沸點：240～265℃)、5號(沸點：275～306℃)、6號(沸點：296～317℃)、7號(沸點：259～282℃)、及0號溶劑H(沸點：245～265℃)等，視需要亦可含有該等中之2種以上。可適當含有如此之有機溶劑，以使伸縮性導體形成用糊劑成為適合於印刷等的黏度。
本發明中之伸縮性導體形成用糊劑，可藉由將係材料之導電性粒子、硫酸鋇粒子、伸縮性樹脂、溶劑，利用溶解器(dissolver)、三輥研磨機、自公轉型混合機、碾磨機、球磨機、砂磨機等分散機進行混合分散而獲得。
本發明中之伸縮性導體形成用糊劑，在不損及發明內容的範圍內，可摻合印刷適性的賦予、色調的調整、調平劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑等公知的有機、無機添加劑。
本發明中之伸縮性介電體層，係由具有伸縮性之樹脂材料，亦即高分子材料構成。作為具有柔軟性之高分子材料，可列舉彈性模量為1～1000MPa之彈性體、熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂、橡膠等。為了展現膜的伸縮性，宜為胺甲酸酯樹脂或橡膠。橡膠可列舉：胺甲酸酯橡膠、丙烯酸橡膠、聚矽氧橡膠、丁二烯橡膠、腈橡膠或氫化腈橡膠等含有腈基之橡膠、異戊二烯橡膠、硫化橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、丁基橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、乙烯丙烯橡膠、偏二氟乙烯共聚物等。其中，含有腈基之橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠為較佳，含有腈基之橡膠為特佳。本發明中，較佳彈性模量之範圍為1.2～420MPa，尤佳為1.4～210MPa，又更佳為1.5～150MPa之範圍。
本發明中較佳使用之具有柔軟性之高分子材料，可例示以聚醚多元醇、或聚酯多元醇為多元醇成分，以HDI系聚異氰酸酯為異氰酸酯成分的胺甲酸酯橡膠。 本發明中之胺甲酸酯橡膠具有高伸長率，且拉伸永久應變及殘留應變小，故成為重複變形時之可靠性優異的伸縮性介電體層。
本發明中之聚醚多元醇，例如可列舉：聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙烯三醇(polypropylene triol)、聚丙烯四醇(polypropylene tetraol)、聚四亞甲基二醇、聚四亞甲基三醇、將用於合成該等多元醇之環狀醚等單體材料予以共聚而得之共聚物等聚伸烷二醇、於該等導入有側鏈或導入有分支結構的衍生物、改性體，進一步可列舉該等之混合物等。該等中，聚四亞甲基二醇為較佳。其理由在於其機械特性優異。
上述聚醚多元醇亦可使用市售品。作為市售品之具體例，例如可列舉：PTG-2000SN(保土谷化學工業公司製)、聚丙二醇、Preminol S3003(旭硝子公司製)、Pandex GCB-41(DIC公司製)等。
本發明中之聚酯多元醇，可使用芳香族系聚酯多元醇、芳香族/脂肪族共聚聚酯多元醇、脂肪族聚酯多元醇、脂環族聚酯多元醇。本發明中之聚酯多元醇，可使用飽和型、不飽和型中之任意者。
本發明中之HDI系聚異氰酸酯，為六亞甲基二異氰酸酯(HDI)或其改性體，係分子內具有多個異氰酸酯基的化合物。
本發明中之胺甲酸酯橡膠，可為使除含上述多元醇成分及上述異氰酸酯成分以外，進一步視需要含有鏈延長劑、交聯劑、觸媒、加硫促進劑等之混合物反應而獲得者。本發明中，宜使用不含硫類型的交聯劑。又，本發明中之具有柔軟性之高分子材料中，亦可含有塑化劑、抗氧化劑、抗老化劑、著色劑等添加劑、介電填料等。 就本發明中之介電體層之平均厚度而言，考量增大靜電電容C以改善檢測感度的觀點、及改善對於測定對象物之追隨性的觀點，宜為0.3～1000μm，考量感度的觀點，宜為0.3～20μm之範圍，為0.3～8μm更佳，為0.5～6μm之範圍尤佳。
本發明中之伸縮性介電體層之無負荷時之相對介電常數為2.5以上，宜為2.8以上，為3.3以上尤佳，為3.6以上又更佳。相對介電常數的上限為7.0左右，較佳為5.6以下，尤佳為4.8以下。從本發明之目的出發，伸縮性介電體層宜具有高相對介電常數，但一般就具有伸縮性之高分子材料而言，大多於柔軟鏈成分具有烷基，而具有相對較低的相對介電常數。本發明中，宜將極性基導入到分子鏈，以提高相對介電常數，腈基、酮基、酯基、鹵素取代基、羥基、羧基、硝基等，係對於提高高分子之相對介電常數有效的官能基。
藉由添加具有高相對介電常數之填料，較佳為添加鈦酸鹽等無機填料，可提高介電體層之相對介電常數。但，本發明中，該伸縮性介電體層中之相對介電常數為5以上之無機填料的含量宜為10%質量以下。無機填料之含有率宜為3%以下較佳，為1%以下更佳，為0.3%以下又更佳。無機填料之含量多的話，於伸縮性介電體層伸張、或壓縮時，會有朝伸縮性高分子部分之應力集中程度變高，在填料與樹脂界面發生剝離而形成空隙等耐久性產生問題的情況。 又，伸縮性介電體層所含之無機填料多的話，伸縮性介電體層之帕松比變低，伸張時之靜電電容變化變小，作為感測器應用時的感度降低。
本發明之伸縮性介電體層之透濕度宜為4000g/m2 ･24hr以下，為2500g/m2 ･24hr以下尤佳，為1000g/m2 ･24hr以下又更佳。伸縮性介電層之透濕度高時，可能會產生伸縮性電容器顯示之靜電電容值根據乾燥-濕潤狀態而變化的問題。
本發明之伸縮性介電體層之絕緣破壞電壓宜為1.0kV以上，為1.5kV以上尤佳，為2.0kV以上又更佳。絕緣破壞電壓低的情況下，於伸縮性電容器施加高電壓時，會有發生短路、故障之虞。
本發明中，伸縮性介電體層宜具有熱熔性。伸縮性介電體層具有熱熔性時，可利用熱壓製、輥層合等方法將伸縮性導體層與伸縮性介電體層簡單地予以疊層。
本發明中之伸縮性介電體層，可利用市售的柔軟樹脂片。市售的柔軟樹脂片，例如可例示：日清紡公司製附熱熔層之聚胺甲酸酯薄膜：MOBILON FILM MF103F3(厚度100μm，於單面具有熱熔層)、日清紡公司製聚胺甲酸酯薄膜：MOBILON FILM MOB100S(厚度100μm)、大阪有機化學公司製的柔軟丙烯酸樹脂薄膜Suave-08(厚度300μm)、NIKKAN工業公司製NS Sheet(厚度40μm)、DINGZING公司製聚胺甲酸酯薄膜：Provecta FS1123(厚度50μm)等。
本發明中，將伸縮性導體層、伸縮性介電體層予以疊層時，亦可使用熱熔黏接材。本發明中之熱熔系黏接材，可使用軟化溫度為30℃～150℃左右之高分子材料，較佳為可使用具備具有與介電體層同程度之伸縮性之柔軟性的高分子材料。就如此之熱熔黏接劑而言，可使用乙烯系共聚物、苯乙烯系嵌段共聚物及烯烴系(共)聚合物等，進一步，可使用：將該等作為基礎聚合物，並為了賦予黏接性而包括含有結晶性極性基之化合物等的高分子材料、非晶聚α-烯烴、黏接賦予樹脂、聚丙烯系蠟等之摻合物、苯乙烯-乙烯丙烯-苯乙烯嵌段共聚橡膠或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚橡膠，進一步可使用於該等中添加黏接賦予樹脂成分、及或處理油等液狀塑化劑而成的高分子材料、改性聚烯烴及其摻合物、苯乙烯系嵌段共聚物及其摻合物、酸改性聚丙烯、酸改性苯乙烯系嵌段共聚物、該等之摻合物、苯乙烯系嵌段共聚物、乙烯系聚合物等之摻合物、聚酯胺甲酸酯共聚物及其摻合物等。 利用熱熔黏接劑將伸縮性導體層與伸縮性介電體層予以疊層時，宜至少於伸縮性介電體層之單面配置熱熔層，較佳為在伸縮性介電體層之兩面配置熱熔層。熱熔層能以獨立層的形式使用，或預先層合於伸縮性導體層、或伸縮性介電體層之單面或兩面並使用。
本發明中，可理想地使用將軟化溫度為40℃～120℃之聚酯胺甲酸酯樹脂、聚醚胺甲酸酯樹脂等加工成片狀而得之熱熔片。
以下，利用圖對本發明之伸縮性電容器進行說明。圖1係本發明之伸縮性電容器之基本構成。亦即，本發明中，伸縮性電容器具有以上下之伸縮性導電層夾持伸縮性介電體層的結構。
本發明中，作為實現該伸縮性電容器之手段，可例示將二片片材重疊貼合的方法。亦即，首先如圖2所示般，製備伸縮性導體層、伸縮性介電體層、黏接材層疊層而成之疊層片。伸縮性導體層與伸縮性介電體層，可分別進行熔融擠壓成型並疊層，或將經糊劑化之材料進行塗覆並重疊。也可分別準備伸縮性導體層的片材、伸縮性介電體層的片材，並利用黏接材層進行貼合。此時，使用絕緣性的黏接材作為黏接材層時，黏接材層成為介電體層之一部分。又，使用具有導電性之黏接材層時，黏接材層成為導電層之一部分。黏接材層宜具有與伸縮性導體層、伸縮性介電體層同程度的伸縮性、柔軟性。 黏接材層宜使用絕緣性的熱熔型高分子材料。本發明中，首先在脫模片上形成伸縮性導電層，然後形成伸縮性介電體層，進一步重疊熱熔黏接材片，並以脫模片夾持，進行加熱加壓，藉此，可獲得該疊層片。
然後，如圖3所示般，藉由利用熱熔層將圖2之疊層片層合於具有高伸度之伸縮性布帛，進一步，於其上使相同的疊層片錯開，以使作為電極使用之部分露出，或挖空成預定圖案，並進行重疊貼合，可獲得夾持於導體層之熱熔黏接材層與伸縮性介電體層具有介電體之作用的伸縮性電容器。亦可於最表面之導體層之上進一步設置伸縮性的絕緣表覆層。就絕緣表覆層而言，可使用和介電體層所使用之高分子材料同樣的絕緣性樹脂等。亦可介隔熱熔黏接層層合該絕緣性樹脂片。
圖4係例示本發明之伸縮性電容器之另一態樣的概略圖。伸縮性電容器之電極介由通孔(through hole)與基材之背面的端子連接。通孔可使用一般的印刷電路板所用的鍍敷通孔、或藉由導電糊劑等連接的通孔。又，可適用藉由金屬鉚釘等使表裏電連接，並藉由鉚接等進行固定的經典方法。將本發明之伸縮性電容器適用於衣服時，亦可使用與金屬鉚釘同樣為金屬製的彈簧掛鉤(snap hook)等替代通孔。
本發明之另一態樣可例示使用印刷法之伸縮性電容器。亦即，可藉由依圖5所示之A～F的順序，按照順序印刷疊層各層，而獲得伸縮性電容器。圖5中例示了按照順序直接印刷於基材的步驟，也可使用以相反順序印刷於脫模薄膜等，最後轉印於布帛的方法。
本發明中之伸張回復率，如圖6所示般將伸縮性電容器懸垂，施以施加荷重使其伸張，去除荷重使其收縮的作用時，令初始長度為L0，伸張20%或預定%時之長度為L1，去除伸張荷重時的長度為L2時，定義如下。 (數1) 伸張回復率＝((L1-L2)/(L1-L0))×100　　[%] (數2) 殘留變形率＝((L2-L0)/L0)×100　　[%] L0 初始長度 L3 延伸＝L1-L0 L4 回復長度＝L1-L2 L5 殘留變形＝L2-L0 類似的測定法規定在JIS L 1096 織物及編物之布料試驗法中，但不是因一定荷重負荷所致之伸張後的回復率，而是伸張至一定長度時的回復率，在該點上有所不同。實際使用時往往與施加於伸縮性導體層之負荷、荷重沒有關係，而是重複伸張至預定的長度，故利用一定荷重負荷法之伸張回復率無法表現實用性能。本發明之伸縮性電容器的伸張回復率，係具有作為電容器元件之功能之部分的評價，省略了電極部分。除非另有說明，伸張回復率係於25℃±3℃之環境下進行評價。
本發明中，藉由將以上說明之伸縮性電容器之伸縮性介電體層之面方向朝向測定對象之變形方向配置，並藉由檢測因應測定對象之伸縮變形而變化的伸縮性電容器之靜電電容變化，可作為檢測測定對象之變形的變形感測器使用。
本發明中，因應伸縮性電容器之朝面方向之伸縮變形而變化的伸縮性電容器之靜電電容變化，主要係伸縮性介電體層之朝面方向之伸縮所伴隨之伸縮性介電體層之朝厚度方向之變化引起的靜電電容的變化。為了展現該特性，伸縮性介電體層使用之材料宜具有高帕松比。本發明之伸縮性介電體層之帕松比宜為0.28以上，為0.38以上又更佳，為0.48以上尤佳。為了提高帕松比，摻合於伸縮性介電體層之無機成分宜為少量。 此外，此處面方向係指相對於厚度方向為大致垂直的方向。在正交座標系中，一般以X-Y軸方向為面方向，Z軸方向為厚度方向。本發明之伸縮性電容器具有可撓性，故亦能以彎曲的狀態使用。此時，面方向係表示大致沿著彎曲的面的方向，而不是表示僵硬地固定的正交座標系的X-Y-Z方向。
本發明中，以疊層由可伸縮之素材構成之帶狀物，並使伸縮性電容器因應帶狀物之伸縮而伸縮的方式，配置以上說明之伸縮性電容器之伸縮性介電體層之面方向，藉此，由伸縮性電容器之靜電電容變化讀取帶狀物之延伸。
此外，本發明中之由可伸縮之素材構成之帶狀物，其素材、結構並無特別限定，可例示：由橡膠、彈性體構成之帶狀物、具有針織結構之帶狀物、具有織布結構之帶狀物、具有編織繩(braid)結構之帶狀物、具有裁剪紙結構之帶狀物、具有螺旋結構之帶狀物、倂用金屬彈簧之帶結構物等。 本發明中的帶係指扁平長條之結構物。帶的長度取決於被測定對象物而有所不同，用於人體之周長變化的測定時，宜為300mm以上2000mm以下左右之長度範圍。就帶的寬度而言，考量操作面與觸感上的限制，為3mm以上150mm以下，較佳為6mm以上60mm以下。帶的厚度並無特別限制，較薄者帶給身體的不適小，故為5mm以下，較佳為3mm以下，又更佳為1mm以下。
本發明中，就伸縮性電容器而言，宜以相對於帶狀物之長度方向成為3～100%之長度的方式疊層。尤其藉由疊層成長達50%以上，較佳為70%以上之長度，在實施身體周長之測定時，實質上可於身體之全周設置感測部，可避免因睡覺時的姿勢等所致之感測不穩定的問題。 當實際使用時，宜於帶上設置為了裝設於身體之長度調整部、將繞一周的帶連接成環狀的帶扣部等。本發明之伸縮性電容器，伸張時應力較低，因此，即使以預定周長之環形狀構成時，亦可充分吸收周長的個人差異。此時，可實質上將伸縮性電容器設置成帶狀物之100%長。
使本發明之位移感測器伸張20%時之應力宜為20N以下。進一步，本發明中，位移感測器之伸張20%時之應力為12N以下較佳，為8N以下更佳，為5N以下又更佳，為3N以下尤佳。應力為該範圍以上的話，穿戴於身體時不適變得顯著。 又，本發明中之位移感測器伸張時的應力的下限為0.5N，較佳為0.8N。應力小於該範圍的話，位移感測器對於身體的適合(fitting)變差，容易產生因姿勢導致測定變得不穩定，或感測器位置偏移等的問題。
本發明中之感測衣係生物體資訊測量用衣服或衣類，只要是如帶、胸罩之帶狀物、及/或由編織物、不織布構成之服裝即可，並無特別限定。感測衣的形態可採穿戴於上半身之襯衫、長袖運動衫；穿戴於下半身的內褲、褲子、褲襪、或襪子；手套、帽子、短圍巾、護腕；穿戴於全身的連身工作裝、連身塑身衣、連身體操服、連身緊身衣等各種形態。 [實施例]
以下，利用實施例對本發明進行更加具體地說明，但本發明並不限定於以下實施例。此外，實施例之數值係利用以下所示之方法進行測定。
＜腈量＞ 從將獲得之樹脂材料進行NMR分析而得到之組成比，由單體之質量比換算成質量%。
＜慕尼黏度＞ 使用島津製作所製SMV-300RT「Mooney Viscometer」進行測定。
＜彈性模量＞ 將被測定試樣成形成厚度20μm至200μm之範圍之任意厚度的片狀，然後，沖壓成ISO 527-2-1A規定的啞鈴型，以作為試驗片。 以ISO 527-1規定的方法進行伸張試驗，求出樹脂材料的應力-變形線圖，利用常法算出彈性模量。
＜拉伸降伏伸度＞ 將被測定試樣成形成厚度20μm至200μm之範圍之任意厚度的片狀，然後，沖壓成ISO 527-2-1A規定的啞鈴型，以作為試驗片。之後，利用伸張試驗器求出S-S曲線，如圖9所示般求出降伏點，將此時的伸度作為拉伸降伏伸度。 ＜帕松比＞ 依照ISO527-1：2012的方法求出伸縮性介電體之帕松比。
＜玻璃轉移溫度＞ 玻璃轉移溫度係依照常法藉由差示掃描熱量分析(DSC)求出。
＜分子量＞ 將黏結劑樹脂材料之試樣添加至THF(四氫呋喃)中，使溶液中之樹脂的濃度成為0.4質量%，於室溫攪拌1小時後，放置24小時。然後，將獲得之樹脂溶液用THF稀釋4倍後，使其通過0.45μm之濾器，針對該濾液，使用GPC求出數量平均分子量、重量平均分子量、分散比(Mw/Mn)。
＜伸張回復率＞ 將被測定試樣成形成厚度20μm至200μm之範圍之任意厚度的片狀，然後，沖壓成ISO 527-2-1A規定的啞鈴型，以作為試驗片。 之後，在距啞鈴型試驗片中之寬度10mm、長度80mm之部分的中央33mm的部位(有效長66mm)分別作標記，正確測量標記間的初始距離L0。然後，用夾器夾持標有標記之部位的外側，使為66mm之標記間延伸至伸張長度79.2mm(＋13.2mm，相當於伸張度20%)，然後從夾器取下，於預定之溫度(除非另有說明，為25℃)放置在保持為水平方向之氟樹脂片上，測定標記間之伸張後距離L2，依下式求出伸張回復率。 初始長度L0＝66.0mm 伸張長度L1＝79.2mm 伸張後之長度L2＝實測 延伸L3＝L1-L0＝13.2mm 回復長度L4＝L1-L2 伸張回復率＝((L1-L2)/(L1-L0))×100　　[%]
＜布帛之伸張回復率＞ 將布帛材料沖壓成ISO 527-2-1A規定的啞鈴型，以作為試驗片。此外，將布帛之伸長方向設定為啞鈴之長度方向。 然後，和樹脂之伸張回復率之測定同樣，在距啞鈴型試驗片中之寬度10mm、長度80mm之部分的中央33mm的部位(有效長66mm)分別作標記，延伸至伸張長度99mm(＋33mm，相當於伸張度50%)，除此以外，與樹脂之伸張回復率同樣操作，求出伸張回復率。
＜布帛之耐熱性＞ 以利用JIS L1013：2010化學纖維纖絲紗試驗方法8.19.2求出之熱收縮溫度作為布帛之耐熱性。
＜平均粒徑＞ 填料之平均粒徑，係利用堀場製作所製的光散射式粒徑分布測定裝置LB-500進行測定。
＜電阻率＞ 導體片之大小足夠時，沖壓成ISO 527-2-1A規定的啞鈴型，並將位於啞鈴型試驗片之中央部的寬度10mm、長度80mm之部分作為試驗片使用。可進行導體片的成型時，加熱壓縮成形成厚度200±20μm之片狀，然後沖壓成ISO 527-2-1A規定的啞鈴型，同樣作為試驗片。導體片的大小較小，無法獲得規定之啞鈴形狀時，切出可採取之寬度及長度的矩形，以作為試驗片，使用測得之寬度、厚度、長度進行換算。 使用Agilent Technologies公司製Milliohmmeter測定試驗片：寬度10mm、長度80mm之部分的電阻值[Ω]，乘以試驗片之縱橫比(1/8)，求出片電阻值「Ω□」。 又，將電阻值[Ω]乘以截面積(寬度1[cm]mm×厚度[cm])，並除以長度(8cm)，求出電阻率[Ωcm]。
＜洗滌耐久性＞ 利用JIS L 0217關於纖維製品之操作之表示記號及表示方法中規定的105法，進行30次循環的洗滌試驗。 洗滌液：中性洗滌劑0.5%溶液 水流：弱 浴比：1：60 洗衣袋　有 洗滌循環 洗30℃5分鐘 用清水洗30℃2分鐘，2次 以此循環作為1循環，重複30次。 利用試驗後之感測器進行再次動作確認。
＜透濕度＞ 介電體層之透濕度，係根據JIS Z 0208 防濕包裝材料之透濕度試驗方法進行測定。此外，針對印刷疊層品，另外只將介電層印刷於脫模紙上，乾燥硬化後從脫模紙剝離並進行評價。
＜絕緣破壞電壓＞ 介電體層之絕緣破壞強度，係根據JIS C 2151：2006電氣用塑膠薄膜試驗方法，以交流電流試驗法利用直徑25mm之平行平板電極實施。此外，針對印刷疊層品，另外只將介電層印刷於脫模紙上，乾燥硬化後從脫模紙剝離並進行評價。
＜鹽水浸漬變化率＞ 將伸縮性電容器於生理食鹽水中在25℃浸漬1小時，依下式求出LCR錶測得之浸漬前後之靜電電容值的變化率。 鹽水浸漬變化率(%)＝100×浸漬後之靜電電容/浸漬前之靜電電容
[實施例1] 將腈量40質量%、慕尼黏度46之腈丁二烯橡膠10質量份、 腈量32質量%、慕尼黏度38之腈丁二烯橡膠2質量份、 異佛酮30質量份、 平均粒徑6μm之微細薄片狀銀粉[福田金屬箔粉工業公司製 商品名Ag-XF301]58.0質量份 均勻地混合，利用三輥研磨機進行分散，獲得伸縮性導電層形成用糊劑。 將獲得之伸縮性導電層形成用糊劑利用狹縫塗佈機塗布於脫模PET薄膜上，並進行乾燥，獲得厚度35μm之伸縮性導體片。
將獲得之伸縮性導體片裁切成10mm寬、200mm長，由長度方向之電阻值與厚度求出電阻率。結果電阻率為1.2×10-4 Ωcm。 之後，將伸縮性導體片之長度方向之兩端夾持在伸張試驗器之夾具，有效長設定為160mm，伸張至320mm，利用兩端間的電阻值、試驗片之最窄部的寬度及厚度算出100%伸張時之電阻率。結果100%伸張時之電阻率為58×10-4 Ωcm。
將腈量40質量%、慕尼黏度46之腈丁二烯橡膠30質量份溶解於異佛酮40質量份，獲得伸縮性介電體層形成用糊劑。以使乾燥厚度成為30μm的方式，將獲得之伸縮性介電體層形成用糊劑塗布於之前獲得之伸縮性導體片上，並進行乾燥，獲得伸縮性介電體/伸縮性導體片。進一步，於伸縮性介電體層疊層厚度50μm之熱熔型胺甲酸酯片，獲得由熱熔黏接層/伸縮性介電體/伸縮性導體構成之3層片。
以使厚度成為50μm的方式，將伸縮性介電體層形成用糊劑塗布於脫模PET薄膜上，並進行乾燥，將獲得之乾燥片挖空成啞鈴型，以作為試驗片。 依照ISO527-1：2012之方法，求出伸縮性介電體之帕松比。結果帕松比為0.47。同樣針對厚度50μm之熱熔型胺甲酸酯片，也進行帕松比的測定。結果帕松比為0.45。
將伸縮性之胺甲酸酯片MOBILON[日清紡(股)公司製]作為基材，以於長度方向有100mm重疊的方式，配置切成寬度10mm、長度120mm之3層片，以成為圖3之構成，進行加熱加壓並貼合，獲得伸縮性電容器。 用夾具夾持，以於獲得之伸縮性電容器之3層片重疊的部分施加荷重，測定伸縮性電容器之於25℃之100%伸張時之伸張回復率。結果伸張回復率為100%。 於獲得之伸縮性電容器之兩端的電極部用夾具安裝導線，使用日置電機公司製LCR HiTESTER，測定伸縮性電容器之長度方向之延伸與於1MHz之靜電電容的關係。結果兩者顯示良好的對應。在伸張度0%～50%之間，以1次循環/秒之重複週期測定伸張度與靜電電容的關係。結果未觀察到遲滯，顯示良好的對應。
[實施例2] 未使用實施例1中的伸縮性介電體層形成用糊劑，僅以伸縮性導體層與熱熔黏接材層構成伸縮性電容器。亦即，本例中熱熔黏接材層具有作為電容器之介電體層的功能。 以下，與實施例1同樣進行評價。結果100%伸張時之伸張回復率為100%，伸張度與靜電電容的關係顯示1：1的良好對應，也沒有觀察到遲滯。
[實施例3] 將伸縮性之運動服用布料作為基材，利用網版印刷法將實施例1中獲得之伸縮性導體層形成用糊劑、伸縮性介電體層形成用糊劑重複印刷乾燥，並疊層成圖5之構成，獲得伸縮性電容器。此外，伸縮性之基底層、介電體層、絕緣表覆層皆由伸縮性介電體層形成用糊劑構成。藉由剖面觀察得到之各層厚度如下。 伸縮性基材 約800μm 伸縮性基底層 約70μm 第1伸縮性導體層 18μm 伸縮性介電體層 24μm 第2伸縮性導體層 16μm 伸縮性絕緣表覆層 23μm 以下，與實施例1同樣進行評價。結果100%伸張時之伸張回復率為100%，伸張度與靜電電容的關係顯示1：1的良好對應，也沒有觀察到遲滯。
[應用實施例1] 以本發明之實施例1之方法，製作寬度1cm、有效長度5cm之伸縮性電容器，並縫在壓縮型之運動衫的胸部分。然後，使25歲的健康男性穿上已安裝有伸縮性電容器的運動衫，求出呼吸與靜電電容變化的關係。結果顯示於圖7。 圖7中， 0～30秒 　 正常呼吸 30～60秒 　吸氣並停住 60～70秒 　正常呼吸 70～90秒 　吐氣並停住 100～140秒 深呼吸。 結果顯示使用本發明之伸縮性電容器作為用於呼吸檢測之感測器元件時，可良好地監測呼吸狀態。
[實施例11] 將腈量40質量%、慕尼黏度46之腈丁二烯橡膠12質量份、 異佛酮30質量份、 平均粒徑6μm之微細薄片狀銀粉[福田金屬箔粉工業公司製 商品名Ag-XF301]58.0質量份 均勻地混合，利用三輥研磨機進行分散，獲得伸縮性導電層形成用糊劑。 利用網版印刷法將獲得之伸縮性導電層形成用糊劑塗布於脫模PET薄膜上，並進行乾燥，獲得厚度22μm之伸縮性導體片。
將獲得之伸縮性導體片裁切成10mm寬、200mm長，由長度方向之電阻值與厚度求出電阻率。結果電阻率為1.0×10-4 Ωcm。 之後，將伸縮性導體片之長度方向之兩端夾持在伸張試驗器之夾具，有效長設定為160mm，伸張至320mm，利用兩端的電阻值、試驗片之最窄部的寬度及厚度算出100%伸張時之電阻率。結果100%伸張時之電阻率為48×10-4 Ωcm。包括其他特性的評價結果顯示於表1。
將腈量40質量%、慕尼黏度46之NBR(腈丁二烯橡膠)30質量份溶解於異佛酮40質量份，獲得伸縮性介電體層形成用糊劑。利用網版印刷法將獲得之伸縮性介電體層形成用糊劑塗布於脫模PET薄膜上，並進行乾燥，得到厚度35μm之伸縮性導體片。獲得之伸縮性介電體層之評價結果顯示於表1。
在脫模PET薄膜上，利用網版印刷法按照之前獲得之伸縮性導體形成用糊劑、伸縮性介電體形成用糊劑、進一步伸縮性導體形成用糊劑的順序重複進行印刷、乾燥硬化，獲得寬度10mm、長度700mm之具有疊層結構的伸縮性電容器。將獲得之伸縮性電容器從脫模PET薄膜剝下，評價伸縮回復率與20%伸張應力。結果顯示於表1。
利用熱熔黏接材將獲得之伸縮性電容器疊層於長度900mm、寬度24mm、厚度1.2mm之彩色伸展帶，設計成可利用面扣件進行周長調整，於電極部安裝彈簧掛鉤以作為連接器，利用日置電機公司製LCR HiTESTER，測定伸縮性電容器之長度方向之延伸與於1MHz之靜電電容的關係。結果兩者顯示良好的對應。在伸張度0%～50%之間，以1次循環/秒之重複週期測定伸張度與靜電電容的關係。結果未觀察到遲滯，顯示良好的對應。 然後，將獲得之位移感測器於吐氣的狀態捲繞於25歲健康男性的胸部，施以在站立時不會滑落之程度的張力，並以面扣件固定。求出於該狀態呼吸與靜電電容變化的關係。結果顯示於圖7。 圖7中， 0～30秒 正常呼吸 30～60秒 　吸氣並停住 60～70秒 　正常呼吸 70～90秒 　吐氣並停住 100～140秒 深呼吸。 結果顯示使用本發明之伸縮性電容器作為用於呼吸檢測之感測器元件時，可良好地監測呼吸狀態。又，測定中受試者未特別感到不適。
將獲得之位移感測器放入300mm×300mm之洗衣袋中，洗滌耐久性試驗後，再次確認是否可進行呼吸感測。 以上的結果顯示於表1。
[實施例12] 使用胺甲酸酯樹脂作為伸縮性介電體層，除此以外，與實施例11同樣操作，製作位移感測器。評價結果顯示於表1。 [實施例13] 使用天然橡膠作為伸縮性介電體層，除此以外，與實施例11同樣操作，製作位移感測器。評價結果顯示於表1。 [實施例14] 黏結劑樹脂使用SBR(苯乙烯-丁二烯橡膠)，與實施例11同樣操作，獲得伸縮性導體形成用糊劑。然後，將獲得之糊劑塗覆於脫模PET薄膜，乾燥後剝離，獲得厚度56μm之伸縮性導電片。 將與實施例1相同的伸縮性介電體層形成用糊劑塗覆於脫模PET薄膜，乾燥後剝離，得到厚度78μm之伸縮性介電體片。各片材的評價結果顯示於表1。 於獲得之伸縮性導體片重疊伸縮性介電體片，進一步重疊伸縮性導體片而形成層結構，以脫模PET薄膜夾持，並利用熱壓製將三層予以層合，得到伸縮性電容器。 使用厚度3mm之發泡橡膠帶作為帶狀基材，並層合獲得之伸縮性電容器，製成位移感測器。與實施例同樣評價獲得之感測器。結果顯示於表1。受試者抱怨在穿戴時稍緊但在試驗中習慣了，在試驗中未抱怨不適。 [實施例15] 將實施例14中獲得之伸縮性電容器同樣捲繞於穿有貼身內衣之受試者的胸部，評價呼吸狀態。結果顯示於表1。 [比較例1] 將實施例14中獲得之伸縮性電容器層合於厚度3mm之橡膠帶，製成位移感測器。利用獲得之位移感測器嘗試呼吸感測，但由於受試者感到呼吸不順而中止了試驗。
【表1】
[應用實施例2] 使10位受試者穿戴實施例11中獲得之位移感測器，進行6小時的睡覺時之呼吸狀態感測。全部受試者皆能無不適地穿戴，且不管睡覺中的姿勢如何，位移感測器都沒有從胸部偏移，可監測呼吸狀態。
[實施例21] 將腈量40質量%、慕尼黏度46之腈丁二烯橡膠12質量份、 異佛酮30質量份、 平均粒徑6μm之微細薄片狀銀粉[福田金屬箔粉工業公司製 商品名Ag-XF301]58.0質量份 均勻地混合，利用三輥研磨機進行分散，獲得伸縮性導電層形成用糊劑。利用網版印刷法將獲得之伸縮性導電層形成用糊劑塗布於脫模PET薄膜上，並進行乾燥，獲得厚度22μm之伸縮性導體片。
將獲得之伸縮性導體片裁切成10mm寬、200mm長，由長度方向之電阻值與厚度求出電阻率。結果電阻率為1.0×10-4 Ωcm。 之後，將伸縮性導體片之長度方向之兩端夾持在伸張試驗器之夾具，有效長設定為160mm，伸張至320mm，利用兩端的電阻值、試驗片之最窄部的寬度及厚度算出100%伸張時之電阻率。結果100%伸張時之電阻率為48×10-4 Ωcm。包括其他特性的評價結果顯示於表2。
將腈量40質量%、慕尼黏度46之NBR(腈丁二烯橡膠)30質量份溶解於異佛酮40質量份，獲得伸縮性介電體層形成用糊劑CC1。利用網版印刷法將獲得之伸縮性介電體層形成用糊劑塗布於脫模PET薄膜上，並進行乾燥，得到厚度35μm之伸縮性導體片。獲得之伸縮性介電體層之評價結果顯示於表2。
在脫模PET薄膜上，利用網版印刷法按照之前獲得之伸縮性導體形成用糊劑、伸縮性介電體形成用糊劑、進一步伸縮性導體形成用糊劑的順序重複進行印刷、乾燥硬化，獲得寬度10mm、長度200mm之具有疊層結構的伸縮性電容器。將獲得之伸縮性電容器從脫模PET薄膜剝下，評價伸縮回復率與20%伸張應力。結果顯示於表2。 進一步，利用導電性黏接材將銀被覆線連接於伸縮性電容器之兩極，拉出配線並與日置電機公司製LCR HiTESTER進行接線，測定各伸縮性電容器之伸張度與於1MHz之靜電電容的關係。結果兩者顯示良好的對應。在伸張度0%～50%之間，以1次循環/秒之重複週期測定伸張度與靜電電容的關係。結果未觀察到遲滯，顯示良好的對應。
在由伸展素材構成之長袖襯衫之兩肘內側與外側，分別利用熱熔黏接片貼附獲得之伸縮性電容器。然後，分別從左右電容器之兩極到安裝於長袖襯衫之胸部分的連接器，利用銀被覆線縫上配線。本實施例中，試驗上以將連接器與日置電機公司製LCR HiTESTER進行接線，而能監測肘彎曲時之於1MHz之靜電電容變化的方式構成感測衣。 使25歲健康男性穿上獲得之感測衣，測定腕(肘)的彎曲與靜電電容變化的對應。結果受試者運動時未特別感到不適，配置於肘的外側的伸縮性電容器之靜電電容與肘的彎曲角度無遲滯，可獲得顯示良好相關的數據。 本實施例中，伸縮性電容器的配置係在肘的外側與內側之兩個，據認為若進一步增加個數而以將肘包圍的方式配置伸縮性電容器，並以將其中顯示最大變化之伸縮性電容器之輸出識別為肘的彎曲角度的方式進行編程的話，即使長袖襯衫稍微偏移地穿戴時，亦可適當地檢測肘的彎曲角度。又，由於伸縮性電容器具有足夠的長度，即便體格(腕的長度)稍有差異，仍可充分地應付。 將獲得之感測衣放入300mm×300mm之洗衣袋中，洗滌耐久性試驗後，再次確認是否可進行呼吸感測，結果確認到可無問題地動作。
[實施例22] 使用胺甲酸酯樹脂作為伸縮性介電體層，除此以外，與實施例21同樣操作，製作寬度10mm、長度600mm之伸縮性電容器。評價結果顯示於表2。 利用熱熔黏接片將獲得之伸縮性電容器貼附於使用伸展素材之T恤衫的胸部周圍與腹部周圍，同樣附設配線，得到感測衣。 使25歲健康男性穿上獲得之感測衣，測定睡覺時之呼吸狀態與靜電電容變化的對應。結果受試者熟睡，未特別感到不適，能以靜電電容變化監測睡眠中的呼吸狀態。表明本感測衣對於睡眠時無呼吸症候群的檢測等有用。又，洗滌試驗後，動作也沒有問題。
[實施例23] 使用天然橡膠作為伸縮性介電體層，基材使用附熱熔層之胺甲酸酯片而非脫模PET薄膜，在基材上利用印刷法形成伸縮性電容器。本實施例中，以將伸縮性導體層延長而能作為配線使用的方式進行配置。沿著襪子縱向的腳背部分與腳跟部分，利用熱熔黏接片貼附獲得之伸縮性電容器，於伸縮性導電層所形成之配線的端部安裝金屬製的彈簧掛鉤，以作為連接器，得到襪子型的感測衣。 利用獲得之感測衣，可無遲滯、良好地監測踝的活動。受試者未抱怨不適。又，洗滌試驗後，動作也沒有問題。
[實施例24] 黏結劑樹脂使用SBR(苯乙烯-丁二烯橡膠)，與實施例同樣操作，獲得伸縮性導體形成用糊劑。然後，將獲得之糊劑塗覆於脫模PET薄膜，乾燥後剝離，得到厚度56μm之伸縮性導電片。 將與實施例1相同的伸縮性介電體層形成用糊劑塗覆於脫模PET薄膜，乾燥後剝離，得到厚度78μm之伸縮性介電體片。各片材的評價結果顯示於表2。 於獲得之伸縮性導體片重疊伸縮性介電體片，進一步重疊伸縮性導體片而形成3層結構，以脫模PET薄膜夾持，並利用熱壓製將三層予以層合，得到伸縮性電容器。 將獲得之伸縮性電容器配置在褲襪的腰外側部分、臀部、膝部，並利用熱熔黏接片進行貼附，與實施例1同樣用銀被覆線進行配線，得到下半身的動作確認用之感測衣。以下與實施例1同樣進行評價。結果利用獲得之感測衣，可無遲滯、良好地監測膝的屈伸、腰的彎曲延伸。受試者未抱怨不適，又，洗滌試驗後，動作也沒有問題。 [比較例2] 使用交聯天然橡膠片作為實施例24中之伸縮性介電體層，除此以外，同樣進行操作，得到伸縮性電容器。 然後，將獲得之伸縮性電容器與實施例21同樣貼附在長袖襯衫，實施腕的運動監測試驗。結果受試者在腕彎曲時感到明顯的不適，故判斷難以檢測自然的動作。
【表2】
[實施例31] ＜樹脂製造例1＞ 聚胺甲酸酯樹脂組成物(A)的合成 在1L的四口燒瓶中，將ODX-2044(DIC製聚酯二醇)100份、作為鏈延長劑之1,6-己二醇(宇部興產製)30份加入到二乙二醇單乙醚乙酸酯98份中，設置於加熱套。將裝有攪拌密封塞(stirring seal)的攪拌棒、回流冷卻器、溫度檢測器、球頭栓設置於燒瓶，在50℃攪拌30分鐘進行溶解。添加T-100(東曹製，異氰酸酯)53份、作為觸媒之二月桂酸二丁基錫0.1份。因反應熱所致之溫度上升降下來後，升溫至90℃，反應4小時，獲得聚胺甲酸酯樹脂組成物(A)。獲得之樹脂的還原黏度(dl/g)為0.81，玻璃轉移溫度為-20℃，胺甲酸酯基濃度為3325m當量/kg，彈性模量為70MPa，斷裂伸度為1180%。
＜導電性糊劑的製作例＞ 首先，將黏結劑樹脂溶解於預定溶劑量之一半的量的溶劑，在獲得之溶液中添加金屬系粒子、處理劑、剩下的溶劑，進行預備混合，然後利用三輥研磨機進行分散，糊劑化得到伸縮性導電糊劑。糊劑組成為： 黏結劑樹脂(獲得之聚胺甲酸酯樹脂) 6.8質量份 金屬系粒子Ag01 73.0質量份 溶劑 18.5質量份 硫酸鋇 1.3質量份 調平劑 0.4質量份。 此處，金屬系粒子Ag01為三井金屬礦業公司製的SPH02J(導電性粒子，銀粉末，平均粒徑：1μm)。 溶劑：ECA為二乙二醇單乙醚乙酸酯。 添加劑：硫酸鋇為堺化學工業(股)公司製B-34(粒徑0.3μm)。 添加劑：調平劑為共榮社化學(股)公司製MK CONCH。 將日清紡公司製附熱熔層之聚胺甲酸酯薄膜：MOBILON FILM MF103F3(厚度100μm，於單面具有熱熔層)作為伸縮性介電體層，在其兩面以成為厚度25μm的方式印刷獲得之伸縮性導電糊劑，並進行乾燥硬化，獲得伸縮性電容器。與實施例11同樣評價獲得之伸縮性電容器。結果顯示於表3。 [實施例32] 將日清紡公司製聚胺甲酸酯薄膜：MOBILON FILM MOB100S(厚度100μm)作為伸縮性介電體層，在其兩面以成為厚度25μm的方式印刷實施例31中獲得之伸縮性導電糊劑，並進行乾燥硬化，獲得伸縮性電容器。與實施例11同樣評價獲得之伸縮性電容器。結果顯示於表3。 [實施例33] 將NIKKAN工業公司製NS Sheet(厚度40μm)作為伸縮性介電體層，在其兩面以成為厚度25μm的方式印刷實施例31中獲得之伸縮性導電糊劑，並進行乾燥硬化，獲得伸縮性電容器。與實施例11同樣評價獲得之伸縮性電容器。結果顯示於表3。 [實施例34] 將DINGZING公司製聚胺甲酸酯薄膜：Provecta FS1123(厚度50μm)作為伸縮性介電體層，在其兩面以成為厚度25μm的方式印刷實施例31中獲得之伸縮性導電糊劑，並進行乾燥硬化，獲得伸縮性電容器。與實施例11同樣評價獲得之伸縮性電容器。結果顯示於表3。
【表3】 [產業上利用性]
如以上所示般，本發明之伸縮性電容器，長度方向之伸度與靜電電容顯示良好的對應，故作為檢測各種位移、變形的感測器元件係有用。又，本發明之伸縮性電容器，長度方向之伸度與靜電電容無遲滯地顯示良好的對應，故作為檢測各種位移、變形的感測器元件係有用。進一步，本發明之伸縮性電容器，伸張時之應力小，故可直接或與伸張應力小之帶狀基材組合後捲繞於身體，以測定呼吸所致之身體周長變化，而不會給受試者帶來不適。進一步，使用本發明之伸縮性電容器的感測衣，有自然的穿戴感，能以非侵入之狀態測量前進後退的動作、狀態。此外，本實施例中，試驗上係使用桌上型的LCR HiTESTER，實用上可將小型的測量器與通訊功能進行組合而進行遠程測定。本發明之感測衣，不僅可檢測四肢的運動、體形、姿勢，還可檢測呼吸、咀嚼、吞嚥、脈搏、胎動等，可應用在睡覺中之動作的監測、或汽車、機械裝置運轉中、各種作業中的身體監測，也可應用在動作捕捉。進一步，本發明不僅可適用於人體，也可適用於動物、機械裝置。
1‧‧‧伸縮性導體層(表面電極)
2‧‧‧伸縮性介電體層
3‧‧‧伸縮性導體層(反面電極)
4‧‧‧伸縮性導體
5‧‧‧伸縮性介電體
6‧‧‧熱熔黏接層
7‧‧‧基材
11‧‧‧伸縮性基材
12‧‧‧伸縮性基底層
13‧‧‧第1伸縮性導體層
14‧‧‧伸縮性介電體層
15‧‧‧第2伸縮性導體層
16‧‧‧伸縮性絕緣表覆層
17‧‧‧背面電極
18‧‧‧通孔
19‧‧‧臨時基材
[圖1]圖1係表示使用於本發明之伸縮性電容器之基本構成的概略圖。 [圖2]圖2係製作使用於本發明之伸縮性電容器時所用的附熱熔層之伸縮性片的構成圖。 [圖3]圖3係表示藉由在基材重疊貼合伸縮性片而構成伸縮性電容器之一例的概略圖。 [圖4]圖4係表示使用於本發明之伸縮性電容器之構成的概略圖。 [圖5]圖5A～F係利用印刷法製作使用於本發明之伸縮性電容器時的步驟概略圖。 [圖6]圖6係說明本發明之伸張回復率的概略圖。 [圖7]圖7係藉由使用了本發明之伸縮性電容器之位移感測器測定呼吸所致之胸圍變化的結果之一例。 [圖8]圖8A～H係利用印刷轉印法製作使用於本發明之伸縮性電容器時的步驟概略圖。 [圖9]圖9係說明S-S曲線及拉伸降伏伸度的概略圖。

Claims (24)

  1. 一種伸縮性電容器，至少具有按順序疊層了伸縮性導體層、伸縮性介電體層、伸縮性導體層而成之層結構， 其特徵為： 該伸縮性導體層係含有金屬粒子之組成物，非伸張時之電阻率為3×10-3 Ωcm以下，且100%伸張時之電阻率為非伸張時之100倍以內。
  2. 如申請專利範圍第1項之伸縮性電容器，其中，該伸縮性介電體層之無負荷時之相對介電常數為2.5以上，且以10質量%以下之比例含有相對介電常數為5以上之無機填料。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之伸縮性電容器，其中， 該伸縮性導體層係由至少含有金屬粒子及拉伸彈性模量為1MPa以上1000MPa以下之柔軟性樹脂之伸縮性導體組成物構成， 柔軟性樹脂的摻合量，相對於金屬粒子與柔軟性樹脂之合計為7～35質量%。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之伸縮性電容器，其中，該伸縮性介電體層具有熱熔黏接性。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之伸縮性電容器，其中，該伸縮性介電體層之透濕度為4000g/m2 ･24hr以下。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之伸縮性電容器，其中，該伸縮性介電體層之絕緣破壞電壓為1.0kV以上。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之伸縮性電容器，其中，該伸縮性介電體層為至少於單面具有帶熱熔黏接性之層的多層結構。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之伸縮性電容器，其在面方向伸張100%時之伸張回復率為98%以上。
  9. 一種變形感測器，如申請專利範圍第1至8項中任一項之伸縮性電容器之伸縮性介電體層之面方向係朝向測定對象之變形方向配置，並藉由檢測因應測定對象之伸縮變形而變化的伸縮性電容器之靜電電容變化，以檢測測定對象的變形。
  10. 如申請專利範圍第9項之變形感測器，其中，該因應測定對象之伸縮變形而變化的伸縮性電容器之靜電電容變化，主要係伸縮性介電體層之朝面方向之伸縮所伴隨之伸縮性介電體層之朝厚度方向之伸縮引起的靜電電容的變化。
  11. 一種位移感測器，至少具備：由伸縮性素材構成之帶狀基材；以及可因應帶狀基材之伸縮而變形的伸縮性電容器。
  12. 如申請專利範圍第11項之位移感測器，其中，該伸縮性電容器的變形，係朝電容器之介電體層之面方向的變形。
  13. 如申請專利範圍第11或12項之位移感測器，其中，該伸縮性電容器具有按順序疊層了伸縮性導體層、伸縮性介電體層、伸縮性導體層而成之層結構，該伸縮性導體層之電阻率為1×10-3 Ωcm以下，該伸縮性介電體層由拉伸降伏伸度(tensile elongation at yield)為70%以上之伸縮性絕緣高分子構成。
  14. 如申請專利範圍第11或12項之位移感測器，其中，位移感測器之朝帶長度方向伸長20%時的應力為20N以下。
  15. 如申請專利範圍第11或12項之位移感測器，其中，相對於該帶狀物之全長，具備伸縮性電容器的部分為10%以上100%以下。
  16. 一種呼吸狀態之感測方法，係藉由將如申請專利範圍第11至15項中任一項之位移感測器配置在人體的軀體周圍，並測定軀體之周長變化，以檢測呼吸狀態。
  17. 一種感測衣，具備：伸縮性電容器；以及用於將伸縮性電容器與檢測伸縮性電容器之靜電電容的裝置予以連接的電氣配線。
  18. 如申請專利範圍第17項之感測衣，其中，該伸縮性電容器具有按順序疊層了伸縮性導體層、伸縮性介電體層、伸縮性導體層而成之層結構，該伸縮性導體層之電阻率為1×10-3 Ωcm以下，該伸縮性介電體層由拉伸降伏伸度為70%以上之伸縮性絕緣高分子構成。
  19. 如申請專利範圍第17或18項之感測衣，係配置成使該伸縮性電容器之變形成為衣物之伸長方向。
  20. 如申請專利範圍第17或18項之感測衣，其中，該伸縮性電容器之朝面方向伸長20%時的應力為15N/cm以下。
  21. 如申請專利範圍第17或18項之感測衣，係人體上半身用之衣服，至少在肘部分、上腕周圍、下腕周圍、肩部分、背面、胸部周圍、腹部周圍、側腹部分中之任意部位配置了該伸縮性電容器。
  22. 如申請專利範圍第17或18項之感測衣，係人體下半身用之衣服，至少在膝部分、踝部分、大腿部周圍、脛部周圍、髖關節部分、腰部分中之任意部位配置了該伸縮性電容器。
  23. 如申請專利範圍第17或18項之感測衣，為手套形狀，至少在手腕、手指之各關節中之一部位以上之任意部分配置了該伸縮性電容器。
  24. 如申請專利範圍第17或18項之感測衣，為襪子形狀，至少在踝、腳趾之各關節中之一部位以上之任意部分配置了該伸縮性電容器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112019003063T5 (de) * 2018-06-18 2021-03-04 Dupont Electronics, Inc. Dielektrische Polymerdickschichtpastenzusammensetzung
JP7204089B2 (ja) * 2018-07-06 2023-01-16 グンゼ株式会社 引張センサ及びその製造方法
TWI683326B (zh) * 2018-09-21 2020-01-21 矽品精密工業股份有限公司 線路化電容結構
CN110657741A (zh) * 2019-07-18 2020-01-07 宁波韧和科技有限公司 一种电容式弹性应变传感器，其制备方法与应用
JP6863509B1 (ja) * 2020-06-16 2021-04-21 東洋紡株式会社 伸縮性コンデンサ

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3855950B2 (ja) 2003-03-19 2006-12-13 株式会社デンソー 容量式湿度センサ
IL186768A0 (en) * 2007-10-18 2008-02-09 Shaked Rahamim Infant apnea detector and system
JP2011002256A (ja) * 2009-06-16 2011-01-06 Hyper Drive Corp 電場応答性高分子を用いたセンサ
KR20140087014A (ko) * 2012-11-21 2014-07-08 도카이 고무 고교 가부시키가이샤 유연 도전 부재 및 그것을 사용한 트랜스듀서
JP6406359B2 (ja) * 2015-01-14 2018-10-17 東洋紡株式会社 導電性布帛
JP2016153729A (ja) * 2015-02-20 2016-08-25 住友理工株式会社 変形量測定構造体
CN105448537B (zh) * 2015-12-09 2017-10-27 华东理工大学 改性聚烯烃弹性体可拉伸凝胶及其用途

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