TW201902420A - 感測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明的感測裝置包括：感測元件，包括包含彈性體組成物的片狀的第1介電層、以及第1電極層及第2電極層，第1電極層及第2電極層包含導電性組成物，且以隔著第1介電層而至少一部分相向的方式分別形成於第1介電層的表面及背面，將第1電極層及第2電極層的相向的部分作為檢測部，且以第1介電層的表背面的面積發生變化的方式可逆地變形；以及測量器，對檢測部的靜電電容的變化進行測量；將感測裝置貼附於生物體而使用，以用於生物體表面的變形的追蹤，感測元件以背面側與生物體接近的方式貼附，測量器具有檢測區塊，連接於感測元件的第1電極層。

Description

感測裝置

本發明是有關於一種感測裝置。

在康復（rehabilitation）（以下亦簡稱作康復）領域中，日常進行不完全性癱瘓或偏癱等運動癱瘓的患者的運動量、關節等的可動量或可動範圍的測量、訓練時及安靜時的患者的每分鐘心跳數或呼吸數的測量等。 而且，在醫療領域中，日常亦進行患者或需要看護的高齡者的每分鐘心跳數或呼吸數的監測。

作為測量患者的運動量、關節等的可動量或可動範圍的方法，至今採用使用規尺的方法、使用測角儀（goniometer）的方法、使用肌電感測器（myoelectric sensor）的方法。 然而，該些方法中，即便能夠測量肘關節或膝關節的彎曲情況，亦存在許多例如肩胛骨的活動或臀部的活動、表情的活動等測量困難的部位。 而且，作為測量更大的身體的活動的方法，亦提出利用動作捕捉（motion capture）的測量方法（例如參照專利文獻1）。然而，利用動作捕捉的方法中，測量系統整體需要大規模的系統，因而存在如下課題：測量系統的攜帶困難，且測定前的準備煩雜，進而位於拍攝單元（相機）的背後的部分的運動無法測量。

而且，作為經時地監測患者等的每分鐘心跳數或呼吸數的方法，例如，專利文獻2中提出了使用靜電電容型壓力感測器的方法，所述靜電電容型壓力感測器是在所有方向上可彈性變形的片狀介電體的兩面配備具有伸縮性的一對導電布而構成。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]國際公開第2005/096939號 [專利文獻2]日本專利特開2005-315831號公報

[發明所欲解決之課題] 然而，專利文獻2中記載的方法，因在睡眠狀態的人體的下方鋪設靜電電容型壓力感測器以對每分鐘心跳數或呼吸數進行監測，故難以在康復訓練（rehabilitation training）中等身體活動的狀態下進行測量。 而且，靜電電容型壓力感測器是對由介電層的厚度方向上的變形所致的靜電電容測量變化的感測器，因而原本難以測量介電層的面方向上的變形，且無法測量身體的運動狀態。 [解決課題之手段]

本發明基於所述狀況，以完全不同的技術思想而創作了能夠追蹤生物體表面的變形的靜電電容型的感測裝置。 本發明的感測裝置的特徵在於包括： 感測元件，包括包含彈性體組成物的片狀的第1介電層、以及第1電極層及第2電極層，所述第1電極層及第2電極層包含含有碳奈米管的導電性組成物，且以隔著所述第1介電層而至少一部分相向的方式分別形成於所述第1介電層的表面及背面，將所述第1電極層及第2電極層的相向的部分作為檢測部，且以所述第1介電層的表背面的面積發生變化的方式可逆地變形；以及 測量器，對所述檢測部的靜電電容的變化進行測量； 將所述感測裝置貼附於生物體而使用，以用於生物體表面的變形的追蹤。

本發明的感測裝置較佳為，所述感測元件直接貼附於所述生物體表面，基於所述生物體表面的變形來測量生命活動資訊及/或生物體的運動資訊。 而且，所述感測裝置亦較佳為，所述感測元件經由被覆材貼附於所述生物體表面，基於所述生物體表面的變形來測量生命活動資訊、生物體的運動資訊及所述被覆材的變形資訊中的至少一個。

本發明的感測裝置中較佳為，所述感測元件進而包括第2介電層及第3電極層，所述第2介電層以覆蓋形成於所述第1介電層的表面的所述第1電極層的方式積層於所述第1介電層的表側，所述第3電極層以隔著所述第2介電層而至少一部分與所述第1電極層相向的方式形成於所述第2介電層的表面。

本發明的感測裝置較佳為，進而包括對經測量的靜電電容的變化加以記憶的記憶部。

本發明的感測裝置中較佳為，所述測量器為使用斯密特觸發器（schmitt trigger）振盪電路來測量靜電電容的變化的測量器，所述感測元件以背面側與生物體接近的方式貼附，形成於所述第1介電層的背面的第2電極層連接於所述測量器的接地（Ground，GND）側。 而且，所述感測裝置中亦較佳為，所述測量器為使用反相放大電路（inversion amplification circuit）、半波倍電壓整流電路或者自動平衡橋接電路來測量靜電電容的變化的測量器，所述感測元件以背面側與生物體接近的方式貼附，形成於所述第1介電層的背面的第2電極層連接於所述測量器的生成交流信號的一側。 [發明的效果]

本發明的感測裝置中，包括包含彈性體組成物的介電層、及包含導電性組成物的導電層，所述導電性組成物含有碳奈米管，將以介電層的表背面的面積發生變化的方式可逆地變形的感測元件貼附於生物體而追蹤生物體表面的變形。因此，即便在生物體表面大幅變形的情況下，亦可容易且可靠地測量與生物體表面的變形相對應的各種資訊。而且，本發明的感測裝置在構成上容易小型化，且因小型化亦能夠容易攜帶。

以下，一邊參照圖式一邊對本發明的實施形態進行說明。 本發明的感測裝置包括感測元件及測量器，且貼附於生物體而使用，以用於生物體表面的變形的追蹤。 所述感測元件包括：包含彈性體組成物的片狀的第1介電層；以及第1電極層及第2電極層，包含含有碳奈米管的導電性組成物，以隔著所述第1介電層而至少一部分相向的方式分別形成於所述第1介電層的表面及背面，將所述第1電極層及第2電極層的相向的部分作為檢測部，以所述第1介電層的表背面的面積變化的方式可逆地變形。 所述測量器對所述檢測部的靜電電容的變化進行測量。

圖1是表示本發明的感測裝置的一例的概略圖。 圖2（a）是示意性地表示構成本發明的感測裝置的感測元件的一例的立體圖，圖2（b）是圖2（a）的A-A線剖面圖。

本發明的感測裝置1如圖1所示，包括：對靜電電容進行檢測的感測元件2，與感測元件2電性連接的測量器3，以及用以顯示測量器3中的測量結果的顯示器4。 測量器3包括：用以將靜電電容C轉換為頻率信號F的斯密特觸發器振盪電路3a，將頻率信號F轉換為電壓信號V的F/V轉換電路3b，以及電源電路（未圖示）。測量器3在將經感測元件2的檢測部檢測到的靜電電容C轉換為頻率信號F後，進而轉換為電壓信號V，並發送至顯示器4。 顯示器4包括監視器4a、運算電路4b、及記憶部4c。顯示器4將經測量器3測定的所述靜電電容C的變化顯示於監視器4a，並且將所述靜電電容C的變化作為記錄資料而加以記憶。

感測元件2如圖2（a）及圖2（b）所示，包括：包含彈性體組成物的片狀介電層11，形成於介電層11的表面（正面）之表側電極層12A，形成於介電層11的背面的背側電極層12B，連結於表側電極層12A的表側配線13A，連結於背側電極層12B的背側配線13B，安裝於表側配線13A的與表側電極層12A為相反側的端部的表側連接部14A，安裝於背側配線13B的與背側電極層12B為相反側的端部的背側連接部14B，分別積層於介電層11的表側及背側的表側保護層15A及背側保護層15B，以及積層於背側保護層15B的黏著層18。

此處，表側電極層12A與背側電極層12B具有同一俯視形狀，隔著介電層11而表側電極層12A與背側電極層12B整體相向。感測元件2中，表側電極層12A與背側電極層12B的相向的部分為檢測部。 本發明中，感測元件所具備的表側電極層與背側電極層未必需要隔著介電層而整體相向，至少其一部分相向即可。 感測元件2中，介電層11相當於第1介電層，表側電極層12A相當於第1電極層，背側電極層12B相當於第2電極層。

感測元件2因介電層11包含彈性體組成物，故可在面方向上變形（伸縮）。感測元件2中，當介電層11在面方向上變形時，追隨該變形而表側電極層12A及背側電極層12B、以及表側保護層15A及背側保護層15B（以下亦有時將兩者合併而簡稱作保護層）變形。 而且，感測裝置1中，伴隨感測元件2的變形，所述檢測部的靜電電容與介電層11的變形量具有相關關係地發生變化。由此，藉由對靜電電容的變化進行檢測，而檢測感測元件2的變形量。

本發明的感測裝置用於追蹤生物體表面的變形，將所述感測元件貼附於生物體而使用。此時，所述感測元件可直接貼附於生物體表面，亦可經由衣服或護體、繃帶等被覆生物體表面的被覆材而間接地貼附於生物體表面。 本發明的感測裝置中，若在將所述感測元件貼附於生物體的狀態下測定所述檢測部的靜電電容，則所述檢測部的靜電電容的值相應於生物體表面的變形而變化。因此，可基於所述靜電電容的變化而追蹤生物體表面的變形，並可根據該追蹤結果獲取各種資訊。 以下，對所述感測裝置的使用態樣進行說明。

＜將感測元件直接貼附於生物體表面的情況＞ 本發明的感測裝置可將所述感測元件直接貼附於皮膚等生物體表面而使用。 該情況下，所述感測元件追隨所述生物體表面的變形（伸長·萎縮、膨脹·收縮等）而伸縮，因而檢測部的靜電電容相應於生物體表面的變形量而變化。因此，藉由測量所述檢測部的靜電電容，可測定生物體表面的變形量。而且，藉由測定生物體表面的變形量，而可獲取與生物體表面的變形相關的生命活動資訊或生物體的運動資訊。

本發明的感測裝置例如可測定脈搏數（每分鐘心跳數）、呼吸數、呼吸的大小等作為所述生命活動資訊。 而且，所述感測裝置可獲取的所述生物體的運動資訊未作特別限定，只要為藉由運動時的肌肉的收縮而生物體表面進行伸縮的運動，則可測定該運動狀態。作為所述生物體的運動資訊，例如可列舉彎曲關節時的彎曲量（彎曲角度）、發音·發聲時的臉頰的活動、表情肌肉的活動、肩胛骨的活動、臀肌的活動、背部的活動、腰的彎曲情況、挺胸、肌肉的收縮所致的大腿或腿肚的收縮的大小、吞咽時的咽喉的活動、腳的活動、手的活動、手指的活動、腳掌的活動、眨眼的活動、皮膚的易伸展性（柔軟性）等。

在藉由所述感測裝置測定脈搏數（每分鐘心跳數）的情況下，將感測元件貼附於生物體表面的有脈搏的部位（例如橈骨動脈或頸動脈等），持續測定規定的時間、靜電電容，藉此可獲取每分鐘心跳數。皮膚會隨著脈搏而伸縮，從而該伸縮次數為脈搏數。

在藉由所述感測裝置測定呼吸數的情況下，將感測元件貼附於生物體表面的胸部分等，持續測定規定的時間、靜電電容，藉此可獲取每分鐘心跳數。這是因為胸部的皮膚會隨著呼吸而伸縮，從而其伸縮次數與呼吸數一致。

在藉由所述感測裝置測定關節的彎曲量的情況下，將感測元件貼附於測定對象部位（測定對象的關節），一邊使測定對象部位活動一邊測定靜電電容，藉此可獲取測定對象部位的彎曲量。這是因為該部分的皮膚會隨著測定對象部位的活動而伸縮，從而可藉由其伸縮量算出測定對象部位的彎曲量。

而且，所述感測裝置中，將所述感測元件貼附於嘴的周圍（臉頰等），若在該狀態下一邊發聲（或者即便實際處於無法發聲的狀態亦嘗試發聲）一邊測定靜電電容，則嘴的周圍的皮膚會相應於發音的種類而變形，因此靜電電容會隨著該皮膚的變形而變化。因此，可獲得發聲時的嘴的周圍的皮膚的活動與靜電電容的值或其變化方式的相關資訊。藉此，例如可進行以下的訓練。 作為表情肌肉的訓練，例如，藉由左右對稱地貼附感測元件，而可定量地測量皮膚的活動，或可實時地可視化。其結果，可一邊觀察左右的信號波形，一邊以信號重疊的方式有意識地進行訓練，或進行恢復左右對稱的自然表情的功能的康復訓練。

而且，所述感測裝置中，將所述感測元件貼附於腳踝或腳背，若在該狀態下，一邊進行「踏步」、「跳躍」、「踮腳」、「靜止」等運動，一邊測定靜電電容，則皮膚會相應於腳的活動而變形，且靜電電容會相應於該皮膚的變形而變化。因此，可基於靜電電容的值或其變化方式來確定腳的活動。

而且，所述感測裝置中，將所述感測元件貼附於手掌或手背，若在該狀態下，一邊進行「手打開」、「手合上」、「豎起任意手指」、「劃拳」等運動，一邊測定靜電電容，則皮膚會相應於手的活動而變形，且靜電電容會相應於該皮膚的變形而變化。因此，可基於靜電電容的值或變化方式來確定手的活動。

如此，本發明的感測裝置中，藉由將感測元件貼附於皮膚等生物體表面而使用，能夠測量各種生命活動資訊或生物體的運動資訊。

在使用所述感測裝置測量生命活動資訊或生物體的運動資訊的情況下，較佳為預先針對每個作為測定對象的生物體將運動的種類與靜電電容的值或其變化方式的關係作為校正資訊而獲取。這是因為，即便存在個體差異亦能夠更準確地進行測定。

＜將感測元件經由被覆材間接貼附於生物體表面的情況＞ 本發明的感測裝置亦可將所述感測元件經由被覆材貼附於生物體表面而使用。 此處，作為所述被覆材，例如可列舉衣服、護體、繃帶或纏帶（taping tape）等。作為所述衣服，較佳為穿戴時與皮膚緊密接觸的類型，作為具體例，例如可列舉訓練用內衣或泳衣等。 所述感測裝置中，即便在將所述感測元件經由被覆材貼附於生物體表面而使用的情況下，亦與將所述感測元件直接貼附於生物體表面而使用的情況同樣地，可獲取生命活動資訊或生物體的運動資訊。

進而，在將所述感測元件經由被覆材貼附於生物體表面而使用的情況下，可測量被覆材的變形資訊。 例如，在將所述感測元件貼附於訓練用內衣，在該狀態下進行運動時，訓練用內衣的布料會追隨身體的活動而被拉伸或回到原來的狀態，這樣布料發生變形。因此，靜電電容相應於該布料的變形（伸縮）而變化。由此，可基於靜電電容的值或變化方式來測量訓練用內衣（被覆材）的變形。

如此，本發明的感測裝置中，藉由將感測元件經由被覆材貼附於生物體表面而使用，不僅可獲取生命活動資訊或生物體的運動資訊，亦可獲取被覆材的變形資訊。

本發明的感測裝置亦可包括多個感測元件。該情況下，所述感測裝置可同時在不同的部位獲取相同種類的資訊，亦可同時獲取不同種類的資訊。 而且，在所述感測裝置具備2個以上的所述感測元件的情況下，例如，左右對稱（例如右腳背與左腳背）地將感測元件貼附於身體，在該狀態下進行踏步，藉此可測量左右腳的活動的平衡。 而且，例如，對左右的腳踝、膝關節、股關節分別貼附感測元件，在該狀態下步行，藉此可測定左右腳的活動的平衡、各可動部位的彎曲量、各可動部位的活動的節奏。進而，例如藉由與鞋形狀或蹭鞋墊形狀的壓力分佈感測製品等既有的步行測量設備併用，而能夠獲得更高的步行運動的資訊。 該些資訊有效作為決定運動訓練或康復訓練的選單的資訊。

本發明的感測裝置中，所述感測元件除具備第1介電層及形成於其兩面的第1電極層及第2電極層外，亦可具備第2介電層及第3電極層。 圖3（a）是示意性地表示構成本發明的感測裝置的感測元件的另一例的立體圖，圖3（b）是圖3（a）的B-B線剖面圖。 圖3（a）及圖3（b）所示的感測元件2'包括：包含彈性體組成物的片狀的第1介電層41A，形成於第1介電層41A的表面（正面）的第1電極層42A，形成於第1介電層41A的背面的第2電極層42B，以覆蓋第1電極層42A的方式積層於第1介電層41A的表側的第2介電層41B，以及形成於第2介電層41B的表面的第3電極層42C。進而，感測元件2'包括：連結於第1電極層42A的第1配線43A，連結於第2電極層42B的第2配線43B，連結於第3電極層42C的第3配線43C，安裝於第1配線43A的與第1電極層42A為相反側的端部的第1連接部44A，安裝於第2配線43B的與第2電極層42B為相反側的端部的第2連接部44B，以及安裝於第3配線43C的與第3電極層42C為相反側的端部的第3連接部44C。而且，感測元件2'中，分別在第1介電層41A的背側及第2介電層41B的表側設置著背側保護層45B及表側保護層45A。

此處，第1電極層42A～第3電極層42C具有同一俯視形狀。而且，第1電極層42A與第2電極層42B隔著第1介電層41A而整體相向，第1電極層42A與第3電極層42C隔著第2介電層41B而整體相向。感測元件2'中，第1電極層42A與第2電極層42B的相向的部分、及第1電極層42A與第3電極層42C的相向的部分為檢測部，第1電極層42A與第2電極層42B的相向的部分的靜電電容與第1電極層42A與第3電極層42C的相向的部分的靜電電容之和為檢測部的靜電電容。 另外，感測元件2'與圖2（a）、圖2（b）所示的感測元件2同樣地，亦可具備黏著層。

在包括此種感測元件的感測裝置中，將由雜訊引起的測定誤差排除，從而可更準確地測定靜電電容的變化。對此稍微進行詳細說明。 本發明的感測裝置為將感測元件貼附於生物體而使用，以追蹤生物體表面的變形的感測裝置。在將所述感測元件貼附於生物體的情況下，因生物體表面為導體，故生物體表面與電極層直接接觸的情況當然會成為雜訊的發生原因，即便在經由保護層而接觸的情況下，若與生物體接觸或者接近，則自身亦成為雜訊的發生原因。 與此相對，藉由將第1電極層及第2電極層與測量器加以適當連接，可排除由雜訊引起的測定誤差，從而可準確地測定靜電電容的變化。進而，如圖3（a）、圖3（b）所示，在除具有第1介電層、第1電極層及第2電極層外，亦具有第2介電層及第3電極層的感測元件中，可無表背面的區別地排除測定誤差，或者可排除由來自兩面的雜訊所引起的測定誤差。 其結果，可更準確地測量生命活動資訊或生物體的運動資訊、被覆材的變形資訊。另外，以後對感測元件與測量器的連接方法進行敍述。

以下，對本發明的感測裝置所具備的各構件進行詳細說明。 ＜感測元件＞ ＜＜介電層（第1介電層及第2介電層）＞＞ 所述介電層為包含彈性體組成物的片狀物，能夠以其表背面的面積變化的方式可逆地變形。本發明中，在片狀介電層，表背面是指介電層的表（正）面及背面。 作為所述彈性體組成物，可列舉含有彈性體、及視需要含有其他任意成分者。 作為所述彈性體，例如可列舉天然橡膠、異戊二烯橡膠、腈橡膠（NBR）、乙烯丙烯橡膠（EPDM）、苯乙烯·丁二烯橡膠（SBR）、丁二烯橡膠（BR）、氯丁二烯橡膠（CR）、矽酮橡膠、氟橡膠、丙烯酸系橡膠、氫化丁腈橡膠、胺基甲酸酯橡膠等。該些可單獨使用，亦可併用兩種以上。 該些之中較佳為胺基甲酸酯橡膠、矽酮橡膠。這是因為永久應變（或永久拉伸率）小。進而，自比起矽酮橡膠，與碳奈米管的密接性更優異的觀點考慮，尤佳為胺基甲酸酯橡膠。

所述胺基甲酸酯橡膠為至少多元醇成分與異氰酸酯成分反應而成者。作為所述胺基甲酸酯橡膠的具體例，例如可列舉以烯烴系多元醇作為多元醇成分的烯烴系胺基甲酸酯橡膠，以酯系多元醇作為多元醇成分的酯系胺基甲酸酯橡膠，以醚系多元醇作為多元醇成分的醚系胺基甲酸酯橡膠，以碳酸酯系多元醇作為多元醇成分的碳酸酯系胺基甲酸酯橡膠，及以蓖麻油系多元醇作為多元醇成分的蓖麻油系胺基甲酸酯橡膠等。該些可單獨使用，亦可併用兩種以上。而且，所述胺基甲酸酯橡膠亦可併用兩種以上的所述多元醇成分。

作為所述烯烴系多元醇，例如可列舉EPOL（出光興產公司製造）等。 作為所述酯系多元醇，例如可列舉POLILIGHT 8651（大日本油墨化學工業（DIC）公司製造）等。 作為所述醚系多元醇，例如可列舉聚氧四亞甲基二醇、PTG-2000SN（保土谷化學工業公司製造）、聚丙二醇、PREMINOL S3003（旭硝子公司製造）、斯潘德克斯彈性纖維（Pandex）GCB-41（DIC公司製造）等。

關於所述異氰酸酯成分未作特別限定，可使用現有公知的異氰酸酯成分。 而且，在合成所述胺基甲酸酯橡膠時，亦可視需要在其反應系統中添加鏈延長劑、交聯劑、觸媒、硫化促進劑等。

而且，所述彈性體組成物除彈性體以外，亦可含有塑化劑、抗氧化劑、抗老化劑、著色劑等添加劑、介電性填充料等。

關於所述介電層的平均厚度，自增大靜電電容C而實現檢測感度的提高的觀點及實現對測定對象物的追隨性的提高的觀點考慮，較佳為10 μm～1000 μm。更佳為30 μm～200 μm。

所述介電層較佳為其表背面的面積能夠以自無伸長狀態開始增大30%以上的方式變形。只要為具有此種特性的介電層，則在對測定對象物貼附而使用的情況下，適合於追隨測定對象物的變形而變形。 此處，所謂能夠以增大30%以上的方式變形，是指即便施加負荷而使面積增大30%亦不會斷裂，且若釋放負荷時則恢復為原來的狀態（即，處於彈性變形範圍）。能夠以所述介電層的表背面的面積增大的方式而變形的範圍更佳為50%以上，進而較佳為100%以上，尤佳為200%以上。 另外，所述介電層的面方向上的可變形的範圍可藉由介電層的設計（材質或形狀等）來控制。

所述介電層的常溫下的介電常數較佳為2以上，更佳為5以上。如果介電層的介電常數小於2，則靜電電容C減小，有無法獲得作為感測元件之充分感度之虞。

所述介電層的楊氏模量較佳為0.1 MPa～10 MPa。若楊氏模量小於0.1 MPa，則有介電層過於柔軟，高品質加工困難，而無法獲得充分的測定精度的情況。另一方面，若楊氏模量超過10 MPa，則介電層過硬，而有阻礙生物體表面的變形之虞。

所述介電層的硬度以使用依據日本工業標準（Japanese Industrial Standards，JIS） K 6253的類型A硬度計的硬度（JIS A硬度）計，較佳為0°～30°，或者以使用依據JIS K 7321的類型C硬度計的硬度（JIS C硬度）計，較佳為10°～55°。 若介電層過軟則有高品質加工困難，而無法確保充分的測定精度的情況。另一方面，若介電層過硬，則有阻礙生物體表面的變形之虞。

另外，在所述感測元件具有第1介電層及第2介電層的情況下，兩者未必需要包含相同組成的彈性體組成物，但較佳為包含相同組成的彈性體組成物。這是因為在伸縮時會顯示相同的行為。

＜＜電極層（第1電極層～第3電極層）＞＞ 所述電極層（表側電極層及背側電極層）包含含有碳奈米管的導電性組成物。 作為所述碳奈米管，可使用公知的碳奈米管。所述碳奈米管可為單層碳奈米管（SWNT），亦可為雙層碳奈米管（DWNT）或者三層以上的多層碳奈米管（MWNT）（本說明書中，將兩者合併而簡稱作多層碳奈米管）。進而，本發明中，亦可併用兩種以上層數不同的碳奈米管。 而且，各碳奈米管的形狀（平均長度或纖維徑、縱橫比）亦未作特別限定，對感測裝置的使用目的或感測元件所要求的導電性或耐久性、進而用以形成電極層的處理或費用進行綜合性判斷並適當選擇即可。

所述碳奈米管的平均長度較佳為10 μm以上，更佳為50 μm以上。這是因為，使用此種纖維長度長的碳奈米管形成的電極層具有如下優異的特性，即，導電性優異，且在追隨介電層的變形而變形時（尤其伸長時）電阻幾乎不會增大，進而，即便反覆伸縮，電阻的不均亦小。 與此相對，若碳奈米管的平均長度小於10 μm，則存在如下情況：伴隨電極層的變形而電阻增大，或在使電極層反覆伸縮時電阻的不均增大。尤其在感測元件（介電層）的變形量增大的情況下，容易發生所述不良情況。

所述碳奈米管的平均長度的較佳的上限為1000 μm。平均長度超過1000 μm的碳奈米管目前製造、獲得均困難。而且，若所述平均長度超過1000 μm，則如後述般在塗佈碳奈米管的分散液而形成電極層的情況下，碳奈米管的分散性不充分，因而不易形成導電通路，結果擔心電極層的導電性不充分。

所述碳奈米管的平均長度的下限進而較佳為100 μm，上限進而較佳為600 μm。若所述碳奈米管的平均長度處於所述範圍內，則能夠以高水準更可靠地確保如下優異的特性，即，導電性優異，伸長時電阻幾乎不會增大，且反覆伸縮時電阻的不均亦小。

就所述碳奈米管的纖維長度而言，利用電子顯微鏡觀察碳奈米管，並根據其觀察圖像進行測定即可。 而且，就所述碳奈米管的平均長度而言，例如基於自碳奈米管的觀察圖像隨機地選擇之10處碳奈米管的纖維長度算出平均值即可。

所述碳奈米管的平均纖維徑未作特別限定，較佳為0.5 nm～30 nm。 若所述纖維徑小於0.5 nm，則碳奈米管的分散變差，其結果，有時導電通路無法擴展，而電極層的導電性不充分。另一方面，若超過30 nm，則有時即便為相同的重量，碳奈米管的根數會減少，導電性不充分。碳奈米管的平均纖維徑更佳為5 nm～20 nm。

所述碳奈米管中多層碳奈米管比單層碳奈米管更佳。 在使用單層碳奈米管時，即便在使用具有所述較佳的範圍的平均長度的碳奈米管的情況下，電阻亦會增高，或伸長時電阻大幅增大，或反覆伸縮時電阻大幅不均。 關於所述情況，進行如下推測。即，單層碳奈米管通常作為金屬性碳奈米管與半導體性碳奈米管的混合物而合成，因此推測該半導體性碳奈米管的存在成為電阻增高、或伸長時電阻大幅增大、或反覆伸縮時電阻大幅不均的原因。 另外，若將金屬性碳奈米管與半導體性碳奈米管分離，而使用平均長度長的金屬性單層碳奈米管，則存在如下可能性，即，能夠形成具備與使用平均長度長的多層碳奈米管的情況相同的電性特性的電極層。然而，金屬性碳奈米管與半導體性碳奈米管的分離並不容易（尤其纖維長度長的碳奈米管），兩者的分離需要煩雜的作業。因此，自形成電極層時的作業容易性、及經濟性的觀點考慮亦如所述般，作為所述碳奈米管，較佳為多層碳奈米管。

所述碳奈米管的碳純度較佳為99重量%以上。碳奈米管在其製造步驟中，有時包含觸媒金屬或分散劑等，在使用了大量含有此種碳奈米管以外的成分（雜質）的碳奈米管的情況下，有時會引起導電性的降低或電阻的不均。

所述碳奈米管為利用現有公知的製造方法而製造者即可，較佳為藉由基板成長法而製造者。 基板成長法為化學氣相成長（Chemical Vapor Deposition，CVD）法的一種，為藉由對塗佈於基板上的金屬觸媒供給碳源而成長並製造碳奈米管的方法。基板成長法為適合於製造纖維長度相對長且纖維長度一致的碳奈米管的製造方法。因此，適合作為本發明中使用的碳奈米管的製造方法。 在所述碳奈米管為藉由基板製造法而製造者的情況下，碳奈米管的纖維長度與碳奈米管叢林（carbon nano-tube forest）的成長長度實質相同。因此，在使用電子顯微鏡測定該碳奈米管的纖維長度的情況下，測定CNT叢林的成長長度即可。

所述導電性組成物除含有碳奈米管以外，亦可含有例如黏合劑成分。 所述黏合劑成分作為連接材料發揮功能，藉由含有所述黏合劑成分，而能夠提高電極層與介電層的密接性及電極層自身的強度。進而，在含有所述黏合劑成分的情況下，在利用後述的方法形成電極層時能夠抑制碳奈米管的飛散，因而電極層形成時的安全性亦可提高。

作為所述黏合劑成分，例如可列舉丁基橡膠、乙烯丙烯橡膠、聚乙烯、氯磺化聚乙烯、天然橡膠、異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、苯乙烯·丁二烯橡膠、聚苯乙烯、氯丁二烯橡膠、腈橡膠、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、丙烯酸系橡膠、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）等。 而且，作為所述黏合劑成分，亦可使用生橡膠（caoutchouc）（天然橡膠及合成橡膠的未硫化的狀態者）。藉由使用如生橡膠般彈性相對弱的材料，亦可提高電極層相對於介電層的變形的追隨性。 所述黏合劑成分尤佳為與構成介電層的彈性體為相同種類。這是因為能夠顯著提高介電層與電極層的密接性。

所述導電性組成物除含有碳奈米管及黏合劑成分以外，亦可進而含有各種添加劑。作為所述添加劑，例如可列舉用以提高碳奈米管的分散性的分散劑、用於黏合劑成分的交聯劑、硫化促進劑、硫化助劑，進而可列舉抗老化劑、塑化劑、軟化劑、著色劑等。 所述感測元件中，電極層實質上可僅由碳奈米管形成。該情況下，亦可確保與介電層之間充分的密接性。該情況下，碳奈米管與介電層利用凡德瓦爾力（van der Waals force）等牢固地密接。

所述電極層中的碳奈米管的含量只要為呈現導電性的濃度則不作特別限定。所述碳奈米管的含量在含有黏合劑成分的情況下根據黏合劑成分的種類而不同，但較佳為相對於電極層的總固體成分而為0.1重量%～100重量%。 而且，若提高碳奈米管的含量，則可提高電極層的導電性。因此，即便使電極層變薄亦可確保所要求的導電性，其結果，可更容易地使電極層變薄，或確保電極層的柔軟性。

所述電極層的平均厚度較佳為0.1 μm～10 μm。電極層的平均厚度處於所述範圍，藉此電極層可發揮相對於介電層的變形更優異的追隨性。 另一方面，若所述平均厚度小於0.1 μm，則有導電性不足，作為感測元件的測定精度降低之虞。另一方面，所述平均厚度若超過10 μm，則因碳奈米管的增強效果而感測元件變硬，感測元件的伸縮性降低。其結果，有在將所述感測元件直接貼附於生物體表面或者經由被覆材貼附於生物體表面時會阻礙生物體表面的變形的情況。

本發明中，「電極層的平均厚度」例如可使用雷射顯微鏡（例如，基恩斯（KEYENCE）公司製造，VK-9510）來測定。具體而言，沿形成於介電層的表面的電極層的厚度方向以0.01 μm為單位進行掃描，測定其3D形狀後，在介電層上的積層電極層的區域及未積層的區域，分別測量長200 μm×寬200 μm的矩形區域的平均高度，將該平均高度的階差作為電極層的平均厚度即可。

另外，所述感測元件所具有的各電極層（第1電極層～第3電極層）未必需要分別包含同一組成的導電性組成物，但較佳為包含同一組成的導電性組成物。

＜＜其他＞＞ 所述感測元件如圖2（a）、圖2（b）、圖3（a）、圖3（b）所示的例般，亦可視需要形成與電極層連接的第1配線（表側配線）或第2配線（背側配線）、第3配線。 該些各配線只要不阻礙介電層的變形且即便介電層變形亦可維持導電性即可。作為具體例，例如可列舉包含與所述電極層相同的導電性組成物者。 進而，在所述各配線各自的與電極層為相反側的端部，如圖2（a）、圖2（b）、圖3（a）、圖3（b）所示的例般，亦可視需要形成用以與外部配線連接的第1連接部（表側連接部）、第2連接部（背側連接部）、第3連接部。作為該些各連接部，例如可列舉使用銅箔等形成者。

所述感測元件如圖2（a）、圖2（b）、圖3（a）、圖3（b）所示的例般，亦可視需要，在表側的最外層及/或背側的最外層積層保護層。藉由設置所述保護層，可將感測元件的具有導電性的部位（電極層等）與貼附感測元件的部位之間電性絕緣。而且，藉由設置所述保護層，可提高感測元件的強度或耐久性，或可將感測元件的表面作為無黏著性的表面。 所述保護層的材質未作特別限定，相應於其要求特性適當選擇即可。作為其具體例，例如可列舉與所述介電層的材質相同的彈性體組成物等。

所述感測元件如圖2（a）、圖2（b）所示的例般，亦可在感測元件的背側的最外層形成黏著層。藉此，可經由黏著層將所述感測元件貼附於生物體表面等。 關於所述黏著層未作特別限定，例如可列舉包含丙烯酸系黏著劑、橡膠系黏著劑、矽酮系黏著劑等的層。 此處，各黏著劑可為溶劑型、乳膠型，亦可為熱熔型。所述黏著劑相應於感測裝置的使用形態等適當選擇並使用即可。其中，所述黏著層需要不會阻礙所述介電層的伸縮的柔軟性。

關於將所述感測元件自無伸長狀態向單軸方向伸長100%後，回到無伸長狀態的週期作為1個週期的伸縮，反覆進行1000個週期時，較佳為第1000週期的100%伸長時的所述電極層的電阻相對於第2週期的100%伸長時的所述電極層的電阻的變化率（﹝[第1000週期100%伸長時的電阻值]-[第2週期100%伸長時的電阻值]的絕對值﹞/[第2週期100%伸長時的電阻值]×100）小。具體而言，較佳為10%以下，更佳為5%以下。

此處，將第2週期以後而非第1週期的電極層的電阻作為評估對象的理由在於，在自未伸長狀態伸長的第1次（第1週期）的伸長時，伸長時的電極層的行為（電阻的變動方式）與第2次（第2週期）以後的伸縮時大有不同。關於其理由，推測是因為製作感測元件後，藉由一次伸長而構成電極層的碳奈米管的狀態初次穩定化。

所述感測元件例如可藉由經過下述步驟而製造。即，可藉由經過下述步驟而製造： （1）製作包含彈性體組成物的介電層的步驟（步驟（1）），及 （2）將包含碳奈米管及分散介質的組成物塗佈於介電層而形成電極層的步驟（步驟（2））。

[步驟（1）] 本步驟中製作包含彈性體組成物的介電層。 首先，作為原料組成物，製備在彈性體（或者其原料）中視需要調配鏈延長劑、交聯劑、硫化促進劑、觸媒、介電填充料、塑化劑、抗氧化劑、抗老化劑、著色劑等添加劑而成的原料組成物。接下來，藉由使該原料組成物成形而製作介電層。另外，作為成形方法而可採用現有公知的方法。

具體而言，例如在使包含胺基甲酸酯橡膠的介電層成形的情況下，可使用下述方法等。 首先，對多元醇成分、塑化劑及抗氧化劑進行計量，在加熱、減壓下攪拌混合一定時間，從而製備混合液。接下來，對混合液進行計量而調整溫度後，添加觸媒並利用攪拌器等進行攪拌。然後，添加規定量的異氰酸酯成分，利用攪拌器等進行攪拌後，立即將混合液注入至圖4所示的成形裝置，一邊利用保護膜呈夾層狀進行搬送，一邊使其交聯硬化，從而獲得具有保護膜的規定厚度的片材。然後，藉由在爐中交聯一定時間後而能夠製造介電層。

另外，圖4是用以說明介電層的製作中使用的成形裝置的一例的示意圖。圖4所示的成形裝置30中，將原料組成物33流入至從隔開配置的一對輥32、輥32連續地送出的聚對苯二甲酸已二酯（PET）製的保護膜31的間隙中，在該間隙內保持著原料組成物33的狀態下一邊進行硬化反應（交聯反應），一邊導入至加熱裝置34內，使原料組成物33在一對保護膜31間保持的狀態下熱硬化，而成形出片狀介電層35。

所述介電層在製備原料組成物後，亦可使用各種塗佈裝置、棒塗、刮板等通用的成膜裝置或成膜方法來製作。

[步驟（2）] 本步驟中，塗佈包含碳奈米管及分散介質的組成物（碳奈米管分散液），然後藉由乾燥處理除去分散介質，藉此形成與所述介電層一體化的電極層。

具體而言，首先，將碳奈米管添加於分散介質中。此時，亦可視需要進而添加黏合劑成分（或者黏合劑成分的原料）等所述其他成分或分散劑。 接下來，藉由使用濕式分散機將包含碳奈米管的各成分分散（或者溶解）於分散介質中，而製備塗佈液（碳奈米管分散液）。具體而言，例如可使用超音波分散機、噴射磨機、珠磨機等既存的分散機使包含碳奈米管的各成分分散。

作為所述分散介質，例如可列舉甲苯、甲基異丁基酮（methyl isobutyl ketone，MIBK）、醇類、水等。該些分散介質可單獨使用，亦可併用兩種以上。

所述塗佈液中，碳奈米管的濃度較佳為0.01重量%～10重量%。若所述濃度小於0.01重量%，則存在碳奈米管的濃度過薄而需要反覆塗佈的情況。另一方面，若超過10重量%，則存在塗佈液的黏度過高，而且會因再凝聚而碳奈米管的分散性降低，難以形成均勻的電極層的情況。

繼而，藉由噴塗等在所述介電層的表面的規定位置塗佈塗佈液並使其乾燥。此時，亦可視需要遮蔽介電層表面的未形成電極層的位置後塗佈所述塗佈液。 所述塗佈液的乾燥條件未作特別限定，相應於分散介質的種類或彈性體組成物的組成等而適當選擇即可。 而且，塗佈所述塗佈液的方法並不限定於噴塗。作為其他塗佈方法，例如亦可採用絲網印刷法、噴墨印刷法等。

在經過所述（1）及（2）的步驟形成介電層及電極層後，進而視需要形成與所述電極層連接的配線以及連接部。 與所述電極層連接的配線的形成，例如可藉由如下來進行，即，使用與所述電極層的形成相同的方法，在規定的部位塗佈所述碳奈米管分散液（塗佈液），並使其乾燥等。而且，所述配線的形成亦可與所述電極層的形成同時地進行。 所述連接部的形成例如可藉由在所述配線的規定的端部安裝銅箔等來進行。

而且，在製造具備圖3（a）、圖3（b）所示的構成的感測元件的情況下，首先，藉由所述步驟（1）的方法，製作兩片包含彈性體組成物的介電層。接下來，藉由所述步驟（2）的方法，在一介電層的兩面形成電極層，在另一介電層的單面形成電極層。然後，將分別形成著電極層的兩片介電層以電極層彼此不重合的朝向進行貼合。然後，視需要形成與所述電極層連接的配線以及連接部即可。

而且，在形成所述電極層，視需要形成所述配線或所述連接部後，亦可進而在表側及/或背側的最外層形成保護層。 所述保護層的形成，例如藉由如下來進行即可，即，使用與所述（1）的步驟相同的方法製作包含彈性體組成物的片狀物後，裁斷為規定的尺寸，並進行層壓等。 而且，在製作具備保護層的感測元件的情況下，亦可自背側的保護層出發，在其上依次積層構成構件（第2電極層、第1介電層、第1電極層、（第2介電層、第3電極層）、表側保護層），而製作感測元件。 藉由經過所述步驟而可製造所述感測元件。

圖2（a）、圖2（b）所示的感測元件具備一個檢測部。然而，所述感測元件的檢測部的數量不限定於一個，亦可具備多個檢測部。 作為具備多個檢測部的感測元件的具體例，例如可列舉如下感測元件，即，將作為表側電極層及背側電極層的多行帶狀電極層形成於介電層的表面及背面，且以俯視時表側電極層的行與背側電極層的行正交的方式配置而成。此種感測元件中，表側電極層及背側電極層隔著介電層而相向的多個部分成為檢測部，且該檢測部配置成格子狀。

＜測量器＞ 所述測量器與所述感測元件電性連接。所述測量器具有測定相應於所述介電層的變形而變化的所述檢測部的靜電電容C的功能。作為測定所述靜電電容C的方法，可使用現有公知的方法。因此，所述測量器包括成為必需的靜電電容測定電路、運算電路、放大電路、電源電路等。作為測定所述靜電電容C的方法（電路），例如可列舉將利用了自動平衡橋接電路的CV轉換電路（電感電容電阻計（（inductance capacitance resistance，LCR） meter）等）、利用了反相放大電路的CV轉換電路、利用了半波倍電壓整流電路的CV轉換電路、利用了斯密特觸發器振盪電路的CF振盪電路、斯密特觸發器振盪電路及F/V轉換電路加以組合而使用的方法等。

本發明的感測裝置中，自排除測定時的雜訊的影響的觀點考慮，所述感測元件與所述測量器的電性連接較佳為按照下述要領來進行。 （1-1）為如下情況：所述感測元件為具有圖3（a）、圖3（b）所示的兩層介電層（第1介電層及第2介電層）及各介電層的兩面的電極層（第1電極層～第3電極層）的感測元件，測量器為如下的測量器，即，使用如斯密特觸發器振盪電路般的利用檢測部的靜電電容C與電阻R振盪而測量靜電電容的變化的CF振盪電路。 該情況下，較佳為將第1電極層連接於振盪區塊（檢測區塊），且使第2電極層及第3電極層接地（連接於GND側）。 藉由如此將感測元件與測量器連接，即便將感測元件的表側及背側中的任一者以與生物體接近的方式加以連接，亦可排除雜訊的影響。其結果，可更準確地測量靜電電容的變化。

（1-2）為如下情況：所述感測元件為具有圖3（a）、圖3（b）所示的兩層介電層及各介電層的兩面的電極層的感測元件，測量器為使用如半波倍電壓整流電路或反相放大電路、自動平衡橋接電路般的如下方式的CV轉換電路的測量器，即，將在其他區塊（例如交流施加裝置）生成的交流信號通過感測元件，測量感測元件的靜電電容變化所致的交流阻抗變化或者利用阻抗變化而生成電壓變化。 該情況下，較佳為將第1電極層連接於檢測區塊，將第2電極層及第3電極層連接於生成交流信號的區塊。 藉由如此將感測元件與測量器連接，而即便將感測元件的表側及背側中的任一者以與生物體接近的方式加以連接，亦可排除雜訊的影響。其結果，可更準確地測量靜電電容的變化。

（2-1）為如下情況：所述感測元件為具有圖2（a）、圖2（b）所示的一層介電層及其兩面的電極層（表側電極層及背側電極層）的感測元件，測量器為使用了如斯密特觸發器振盪電路般的CF轉換電路的測量器。 該情況下，較佳為將表側電極層連接於測量器內的振盪區塊（檢測區塊），使背側電極層接地（與GND側連接），且將所述感測元件以背面側與生物體接近的方式貼附。 以所述朝向將感測元件貼附於生物體，且如所述般將感測元件與測量器加以連接，藉此可排除雜訊的影響。其結果，可更準確地測量靜電電容的變化。

（2-2）為如下情況：所述感測元件為具有圖2（a）、圖2（b）所示的一層介電層及其兩面的電極層（表側電極層及背側電極層）的感測元件，測量器為使用如半波倍電壓整流電路或反相放大電路、自動平衡橋接電路般的CV轉換電路的測量器。 該情況下，較佳為將表側電極層連接於測量器內的檢測區塊，將背側電極層連接於生成交流信號的區塊，且將所述感測元件以背面側與生物體接近的方式貼附。 以所述朝向將感測元件貼附於生物體，且如所述般將感測元件與測量器加以連接，藉此可排除雜訊的影響。其結果，可更準確地測量靜電電容的變化。

＜顯示器＞ 本發明的感測裝置亦可如圖1所示的例般具備顯示器。藉此，所述感測裝置的使用者可實時地確認基於與生物體的運動資訊等相關的靜電電容C的變化的資訊。所述顯示器因此包括成為必需的監視器、運算電路、放大電路、電源電路等。

而且，所述顯示器如圖1所示的例般為了記憶靜電電容C的測定結果，亦可包括隨機存取記憶體（Random Access Memory，RAM）、唯讀記憶體（Read-Only Memory，ROM）、硬碟驅動機（Hard-Disk Drive，HDD）等記憶部。 所述顯示器例如在將本發明的感測裝置用於運動訓練或康復訓練的實施者的情況下，可在訓練後確認基於與生物體的運動資訊等相關的靜電電容C的變化的資訊。因此實施者可確認訓練的達成度，從而給實施者以鼓勵。而且，藉由確認訓練的達成度，而能夠將該資訊用於新的訓練選單的製作。 另外，所述記憶部亦可由所述測量器具備。 作為所述顯示器，亦可利用個人電腦、智慧型電話、輸入板等終端機設備。

而且，圖1所示的感測裝置1中，測量器3與顯示器4的連接利用有線來進行。然而，本發明的感測裝置中該些連接未必需要利用有線來進行，亦可利用無線來進行連接。亦存在如下情況：根據感測裝置的使用形態，而測定器與顯示器物理性分離者更易於使用。

所述本發明的感測裝置貼附於生物體而使用，追蹤生物體表面的變形，藉此能夠測量生命活動資訊、生物體的運動資訊、被覆材的變形資訊等。因此，所述感測裝置可用於每分鐘心跳數或呼吸數的測量、運動訓練或康復訓練時的運動量的測量或運動功能的評估、縫製的運動衣或護體等的伸縮特性的測量或身體的對活動的追隨性的評估、進而利用會話輔助資訊傳遞等各領域中。

而且，本發明的感測裝置中，亦可將所述感測元件用作電動假手假腳的肌電感測器的介面的代替品。 而且，本發明的感測裝置中，所述感測元件亦可用作重度精神和身體殘疾者的輸入介面的輸入終端機。 [實施例]

以下，藉由實施例對本發明進一步進行具體說明，但本發明並不限定於以下的實施例。 圖5（a）～圖5（d）是用以說明實施例的感測元件的製作步驟的立體圖。

＜具有黏著層的感測元件A的製作＞ （1）介電層的製作 相對於100質量份的多元醇（Pandex GCB-41，DIC公司製造），添加40重量份的塑化劑（磺酸二辛酯）、及17.62重量份的異氰酸酯（Pandex GCA-11，DIC公司製造），利用攪拌器（Ajiter）進行90秒攪拌混合，製備介電層用的原料組成物。接下來，將原料組成物注入至圖4所示的成形裝置30中，一邊利用保護膜31呈夾層狀進行搬送，一邊在爐內溫度70℃、爐內時間30分鐘的條件下使其交聯硬化，從而獲得具有保護膜的規定厚度的卷狀片材。然後，在調節為70℃的爐中交聯12小時後，製作包含聚醚系胺基甲酸酯彈性體的片材。將所獲得的胺基甲酸酯片材裁斷為14 mm×74 mm×厚70 μm，進而將角部的一個部位以7 mm×7 mm×厚70 μm的尺寸截去，而製作介電層。

而且，在對所製作的介電層測定斷裂時拉伸率（%）及介電常數後，斷裂時拉伸率（%）為505%，介電常數為5.8。 此處，所述斷裂時拉伸率依據JIS K 6251而測定。關於所述介電常數，利用20 mmΦ的電極隔著介電層，使用LCR記錄紙（HiTESTER）（日置電機公司製造，3522-50）以測量頻率1 kHz測定靜電電容後，根據電極面積與測定試樣的厚度算出介電常數。

（2）電極層材料的製備 將30 mg的作為藉由基板成長法製造的多層碳奈米管的大陽日酸公司製造的高配向碳奈米管（層數4層～12層，纖維徑10 nm～20 nm，纖維長度150 μm～300 μm，碳純度99.5%）添加至30 g的甲基異丁基酮（methyl isobutyl ketone，MIBK）中，使用噴射磨機（Nano Jet Pul JN10-SP003，常光公司製造）實施濕式分散處理，稀釋為10倍後獲得濃度0.01重量%的碳奈米管分散液。

（3）保護層的製作 使用與所述（1）介電層的製作相同的方法，製作為聚醚系胺基甲酸酯彈性體製且14 mm×74 mm×厚50 μm的背側保護層與14 mm×67 mm×厚50 μm的表側保護層。

（4）黏著層的製作 對50重量份的黏著劑（綜研化學公司製造，SK dine1720）添加50重量份的甲基乙基酮（Methyl Ethyl Ketone，MEK）及2質量份的硬化劑（綜研化學公司製造，L-45），利用去泡攪拌太郎（日本新基（Thinky）公司製造，型號：ARE-310）進行混合（2000 rpm，120秒）、去泡（2000 rpm，120秒）而獲得混合物。接下來，將所獲得的混合物在表面經脫模處理的PET膜（藤森工業公司製造，50E-0010KF）上使用敷料器以100 μm的濕膜厚度成膜後，使用送風式烘箱在100℃、30分鐘的條件下硬化，而製作硬化後的厚度為25 μm的黏著層。

（5）感測元件的製作 經由圖5（a）～圖5（d）所示的製作步驟而製作感測元件。 首先，在所述（3）的步驟中製作的背側保護層25B的單面（表面），貼附經脫模處理的PET膜上形成著規定形狀的開口部而成的遮罩（未圖示）。 在所述遮罩上設置著與背側電極層及背側配線相當的開口部，開口部的尺寸中與背側電極層相當的部分為寬10 mm×長60 mm，與背側配線相當的部分為寬5 mm×長10 mm。

接下來，將7.2 g的所述（2）的步驟中製備的碳奈米管分散液以10 cm的距離使用噴刷進行塗佈。然後以100℃乾燥10分鐘，從而形成背側電極層22B及背側配線23B。然後，將遮罩剝離（參照圖5（a））。

接下來，藉由以被覆背側電極層22B的整體及背側配線23B的一部分的方式，將所述（1）的步驟中製作的介電層21貼合於背側保護層25B上而進行積層。 進而，使用與背側電極層22B及背側配線23B的形成相同的方法，在介電層21的表側，形成表側電極層22A及表側配線23A（參照圖5（b））。

接下來，在形成著表側電極層22A及表側配線23A的介電層21的表側，以被覆表側電極層22A的整體及表側配線23A的一部分的方式，藉由層壓來積層所述（3）的步驟中製作的表側保護層25A。 進而，在表側配線23A及背側配線23B的各自的端部安裝銅箔，而形成表側連接部24A及背側連接部24B（參照圖5（c））。然後，利用焊料將作為外部配線的引線29固定於表側連接部24A及背側連接部24B。

接下來，對表側連接部24A及背側連接部24B的位於背側保護層25B上的部分，經由丙烯酸系黏著帶（3M公司製造，Y-4905（厚度0.5 mm））26而貼附厚度100 μm的PET膜27並加以增強。 最後，在背側保護層25B的背面側，藉由手壓輥貼附所述（4）中製作的黏著層28，從而完成感測元件222（參照圖5（d））。 本實施例中製作的感測元件A中，介電層21相當於第1介電層，表側電極層22A相當於第1電極層，背側電極層22B相當於第2電極層。

＜感測裝置的製作＞ 將經所述（1）～（5）製作的感測元件222經由引線而與LCR計（日置電機公司製造，LCR HiTESTER3522-50）連接，而形成感測裝置。 進行實施例1～實施例4作為所製作的感測裝置的動作驗證。

（實施例1：肘的彎曲伸展的測量） 如圖6（a）所示，對被實驗者的左手的肘部分經由黏著層28而貼附感測元件222。 然後，在貼附著感測元件的狀態下，以彎曲量逐漸增大的方式進行左肘的彎曲伸展，並測定此時的靜電電容的變化。將結果表示於圖6（b）中。 如圖6（b）中曲線圖所示可知，在肘關節的彎曲伸展運動中，伴隨彎曲量逐漸增大，而靜電電容亦逐漸增大。

（實施例2：呼吸的測量） 如圖7（a）所示，對被實驗者的左胸經由黏著層28而貼附感測元件222。 然後，在貼附著感測元件的狀態下，進行如下三種動作，即，（1）停止10秒呼吸，（2）進行10秒自然呼吸，（3）進行10秒深呼吸，測定各動作時的靜電電容。將結果表示於圖7（b）。 如圖7（b）中曲線圖所示可知，（1）的動作中靜電電容幾乎不發生變化，（2）及（3）的動作中，分別相應於呼吸的大小，而靜電電容增大。進而可推測（2）及（3）的動作中10秒內進行約2.5次的呼吸。

（實施例3：發音的測量） 如圖8（a）所示，對被實驗者的左臉頰經由黏著層28而貼附感測元件222。 然後，在貼附著感測元件的狀態下，進行日語的發音「あ·い·う·え·お」的發聲，並測定此時的靜電電容。將結果表示於圖8（b）。 如圖8（b）中曲線圖所示可知，相應於「あ·い·う·え·お」的發音的種類而靜電電容發生變化。

（實施例4：脈搏數（每分鐘心跳數）的測量） 首先，在將感測元件222貼附於被實驗者之前，（1）在無伸長狀態下測定10秒的靜電電容。 接下來，如圖9（a）所示，在被實驗者的頸動脈（有脈搏的部位）上經由黏著層28而貼附感測元件222。 然後，（2）平常狀態下測定10秒的靜電電容。進而，使被實驗者於坐在椅子的狀態下進行60秒踏步運動（200次/60秒），（3）在運動（踏步）後調整呼吸10秒後測定10秒的靜電電容。將結果表示於圖9（b）。 而且，與靜電電容的測定同時地，以左手腕數10秒的脈搏後，（2）平時為12次，（3）運動後為17次，與圖9（b）的結果一致。 根據該些可知，能夠根據靜電電容的變化來測定每分鐘心跳數。

＜感測裝置的測定精度的評估：實施例5～實施例8＞ 將由下述方法製作的感測元件B連接於使用了自動平衡橋接電路（LCR計）、反相放大電路、斯密特觸發器振盪電路及半波倍電壓整流電路中的任一個的測量器，來測定靜電電容（或者具有與靜電電容相關的電壓）。基於測定結果，評估測量器的種類及感測元件與測量器的連接方式對測定精度的影響。

（感測元件B的製作） 除將介電層的厚度設為100 μm，且未形成黏著層以外，與所述感測元件A的製作同樣地製作感測元件B。 因此，感測元件B中，自背側朝向表側依序積層背側保護層（50 μm）、背側電極層、介電層（100 μm）、表側電極層及表側保護層（50 μm）。

而且，本評估中，將感測元件以放置於聚丙烯製板的狀態下載置於未實施防靜電處理的桌上，連接於各測量器後，分別進行該狀態下的測定（通常測定）及表側保護層的表面放置3根手指的狀態下的測定（放置手指的狀態下的測定）。 而且，可將通常測定的測定值與放置手指的狀態下的測定的測定值之差的絕對值相對於通常測定的測定值的百分率（%）作為誤差（%）而算出。

（實施例5） 使用自動平衡橋接電路（LCR計：日置電機公司製造，LCR HiTESTER3522-50）作為測量器，測定探針使用的是4端子探針（日置電機製造，型號9140）。將該4端子探針與感測元件連接而測定靜電電容。 此時，將表側電極層連接於Lo端子、背側電極層連接於Hi端子的配線條件設為正連接，相反，將表側電極層連接於Hi端子、背側電極層連接於Lo端子的配線條件設為逆連接。在正連接及逆連接的各自的配線條件下，進行通常測定及放置手指的狀態下的測定。將結果表示於表1。

（實施例6） 使用圖10所示的反相放大電路300作為測量器，將該反相放大電路300與感測元件310連接而測定靜電電容。反相放大電路300中，交流施加裝置311的振盪頻率為5 kHz，反饋電容器313的靜電電容為329.2 pF，反饋電阻314的電阻值為4.7 MΩ。而且，圖10中，315為帶阻濾波器（band-elimination filter，BEF）。 此時，將表側電極層連接於交流施加裝置311、背側電極層連接於運算放大器312的配線條件設為正連接，相反，將表側電極層連接於運算放大器312、背側電極層連接於交流施加裝置311的配線條件設為逆連接。在正連接及逆連接的各自的配線條件下，進行通常測定及放置手指的狀態下的測定。將結果表示於表1。

（實施例7） 使用圖11所示的斯密特觸發器振盪電路400作為測量器，將該斯密特觸發器振盪電路400與感測元件410連接而根據來自斯密特觸發器412的輸出頻率測定靜電電容。斯密特觸發器振盪電路400中，可變電阻413以通常測定的正連接中振盪頻率為5 kHz的方式調節電阻值。 此時，將表側電極層接地、背側電極層連接於斯密特觸發器412側的配線條件設為正連接，相反，將表側電極層連接於斯密特觸發器412側、且背側電極層接地的配線條件設為逆連接。在正連接及逆連接的各自的配線條件下，進行通常測定及放置手指的狀態下的測定。將結果表示於表1。

（實施例8） 使用圖12所示的半波倍電壓整流電路500作為測量器，將該半波倍電壓整流電路500與感測元件510連接而測定輸出的電壓。半波倍電壓整流電路500中，交流施加裝置511的振盪頻率為5 kHz，電容器512的靜電電容為0.1 μF，電阻513的電阻值為470 kΩ。而且，使用肖特基二極體作為二極體514、二極體515。 此時，將表側電極層連接於交流施加裝置511、背側電極層連接於輸出（OUTPUT）側的配線條件設為正連接，相反，將表側電極層連接於OUTPUT側、背側電極層連接於交流施加裝置511的配線條件設為逆連接。在正連接及逆連接的各自的配線條件下，進行通常測定及放置手指的狀態下的測定。將結果表示於表1。

[表1]

根據表1所示的結果可知，在規定的配線條件下，藉由將感測元件與測量器連接而可降低與生物體的接觸所致的測定誤差。可知，尤其在使用了反相放大電路、斯密特觸發器振盪電路及半波倍電壓整流電路的測量中，獲得大的降低效果。 即，可知在使用了反相放大電路及半波倍電壓整流電路的測量器的測定中，藉由將與生物體接近的一側的電極層連接於交流施加裝置（生成交流信號的一側）而可降低測定誤差。而且可知，使用了斯密特觸發器振盪電路的測量器的測定中，藉由使與生物體接近的一側的電極層接地（與GND側連接）而可降低測定誤差。

1‧‧‧感測裝置

2、2'、222、310、410、510‧‧‧感測元件

3‧‧‧測量器

3a、400‧‧‧斯密特觸發器振盪電路

3b‧‧‧F/V轉換電路

4‧‧‧顯示器

4a‧‧‧監視器

4b‧‧‧運算電路

4c‧‧‧記憶部

11、21‧‧‧介電層（第1介電層）

12A、22A‧‧‧表側電極層（第1電極層）

12B、22B‧‧‧背側電極層（第2電極層）

13A、23A‧‧‧表側配線

13B、23B‧‧‧背側配線

14A、24A‧‧‧表側連接部

14B、24B‧‧‧背側連接部

15A、25A、45A‧‧‧表側保護層

15B、25B、45B‧‧‧背側保護層

18、28‧‧‧黏著層

26‧‧‧丙烯酸系黏著帶

27‧‧‧PET膜

29‧‧‧導線

30‧‧‧成形裝置

31‧‧‧保護膜

32‧‧‧輥

33‧‧‧原料組成物

34‧‧‧加熱裝置

35‧‧‧片狀介電層

41A‧‧‧第1介電層

41B‧‧‧第2介電層

42A‧‧‧第1電極層

42B‧‧‧第2電極層

42C‧‧‧第3電極層

43A‧‧‧第1配線

43B‧‧‧第2配線

43C‧‧‧第3配線

44A‧‧‧第1連接部

44B‧‧‧第2連接部

44C‧‧‧第3連接部

300‧‧‧反相放大電路

311‧‧‧交流施加裝置

312‧‧‧運算放大器

313‧‧‧反饋電容器

314‧‧‧反饋電阻

315‧‧‧帶阻濾波器

412‧‧‧斯密特觸發器

413‧‧‧可變電阻

500‧‧‧半波倍電壓整流電路

511‧‧‧交流施加裝置

512‧‧‧電容器

513‧‧‧電阻

514、515‧‧‧二極體

C‧‧‧靜電電容

R‧‧‧電阻

圖1是表示本發明的感測裝置的一例的概略圖。 圖2（a）是示意性表示構成本發明的感測裝置的感測元件的一例的立體圖，圖2（b）是圖2（a）的A-A線剖面圖。 圖3（a）是示意性表示構成本發明的感測裝置的感測元件的另一例的立體圖，圖3（b）是圖3（a）的B-B線剖面圖。 圖4是用以說明本發明的感測裝置所具備的介電層的製作中所使用的成型裝置的一例的示意圖。 圖5（a）～圖5（d）是用以說明實施例的感測元件的製作步驟的立體圖。 圖6（a）是表示實施例1的感測元件的貼附部位的示意圖，圖6（b）是表示實施例1中測量到的靜電電容的變化的曲線圖。 圖7（a）是表示實施例2的感測元件的貼附部位的示意圖，圖7（b）是表示實施例2中測量到的靜電電容的變化的曲線圖。 圖8（a）是表示實施例3的感測元件的貼附部位的示意圖，圖8（b）是表示實施例3中測量到的靜電電容的變化的曲線圖。 圖9（a）是表示實施例4的感測元件的貼附部位的示意圖，圖9（b）是表示實施例4中測量到的靜電電容的變化的曲線圖。 圖10是表示實施例6中用於靜電電容的測定的反相放大電路的概略圖。 圖11是表示實施例7中用於靜電電容的測定的斯密特觸發器振盪電路的概略圖。 圖12是表示實施例8中用於靜電電容的測定的半波倍電壓整流電路的概略圖。

Claims (7)

1. 一種感測裝置，其特徵在於包括： 感測元件，包括包含彈性體組成物的片狀的第1介電層、以及第1電極層及第2電極層，所述第1電極層及第2電極層包含導電性組成物，且以隔著所述第1介電層而至少一部分相向的方式分別形成於所述第1介電層的表面及背面，將所述第1電極層及第2電極層的相向的部分作為檢測部，且以所述第1介電層的表背面的面積發生變化的方式可逆地變形；以及 測量器，對所述檢測部的靜電電容的變化進行測量； 將所述感測裝置貼附於生物體而使用，以用於生物體表面的變形的追蹤， 所述感測元件以背面側與生物體接近的方式貼附， 所述測量器具有檢測區塊，所述檢測區塊連接於所述感測元件的所述第1電極層。
2. 如申請專利範圍第1項所述的感測裝置，其中 所述感測元件直接貼附於所述生物體表面， 基於所述生物體表面的變形來測量生命活動資訊及/或生物體的運動資訊。
3. 如申請專利範圍第1項所述的感測裝置，其中 所述感測元件經由被覆材貼附於所述生物體表面， 基於所述生物體表面的變形來測量生命活動資訊、生物體的運動資訊及所述被覆材的變形資訊中的至少一個。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的感測裝置，其中 所述感測元件進而包括第2介電層及第3電極層， 所述第2介電層以覆蓋形成於所述第1介電層的表面的所述第1電極層的方式積層於所述第1介電層的表側， 所述第3電極層以隔著所述第2介電層而至少一部分與所述第1電極層相向的方式形成於所述第2介電層的表面。
5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的感測裝置，其進而包括對經測量的靜電電容的變化加以記憶的記憶部。
6. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的感測裝置，其中 所述測量器為使用斯密特觸發器振盪電路來測量靜電電容的變化的測量器， 形成於所述第1介電層的背面的第2電極層連接於所述測量器的接地側。
7. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的感測裝置，其中 所述測量器為使用反相放大電路、半波倍電壓整流電路或者自動平衡橋接電路來測量靜電電容的變化的測量器， 形成於所述第1介電層的背面的第2電極層連接於所述測量器的生成交流信號的一側。