TWI791491B - 壓電感測器 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種壓電感測器，其具有面方向上之伸縮性，能夠順暢地追隨被測定體之延伸而準確地測定被測定體之移動，並且亦能夠檢測出被測定體之壓電感測器之配設面之面方向之移動。本發明之壓電感測器之特徵在於具有：壓電片，其含有多孔質合成樹脂片；訊號電極層，其積層於上述壓電片之一面且包含導電性微粒子及具有伸縮性之黏結樹脂；及接地電極層，其積層於上述壓電片之另一面且包含導電性微粒子及具有伸縮性之黏結樹脂。

Description

壓電感測器

本發明係關於一種壓電感測器。

壓電片係藉由於絕緣性之高分子材料中注入電荷，而對內部賦予永久帶電之材料。

於專利文獻1中揭示有使用壓電片之壓電感測器。壓電感測器具有：壓電片；第一接地電極，其於上述壓電片之第一面積層一體化且具有第一缺口部；訊號電極，其於上述壓電片之第二面積層一體化且具有第三缺口部；及第二接地電極，其於上述訊號電極上以與上述訊號電極電性絕緣之狀態積層一體化且具有第二缺口部。而且，訊號電極、第一接地電極及第二接地電極之缺口部彼此至少於一部分於上述壓電片厚度方向相互重疊。將自訊號電極、第一接地電極及第二接地電極之缺口部彼此於上述壓電片厚度方向相互重疊之部分露出之上述壓電片部分作為露出部。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]WO2010/101084

然而，關於構成專利文獻1之壓電感測器之壓電體，載持訊號電 極及接地電極之絕緣膜係使用聚對苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯等樹脂膜。

因此，專利文獻1之壓電感測器無面方向上之伸縮性，而無針對延伸之追隨性，因此，具有例如無法用於貼附於人體之皮膚表面而使用之可穿戴用途之問題。

本發明提供一種壓電感測器，其具有面方向之伸縮性，能夠順暢地追隨被測定體之延伸而準確地測定被測定體之移動，並且亦能夠檢測出被測定體之壓電感測器之配設面之面方向之移動。

本發明之壓電感測器之特徵在於具有：壓電片，其含有多孔質合成樹脂片；訊號電極層，其積層於上述壓電片之一面且包含導電性微粒子及具有伸縮性之黏結樹脂；及接地電極層，其積層於上述壓電片之另一面且包含導電性微粒子及具有伸縮性之黏結樹脂。

本發明之壓電感測器具有如上述之構成，因此，於面方向具有伸縮性。本發明之壓電感測器於如被檢測移動之對象物(以下稱為「被測定體」)之壓電感測器之配設面於面方向進行伸縮之情形時，亦順暢地追隨被測定體之伸縮，對於被測定體維持優異之密接性，而能夠準確地測定被測定體之移動(伸縮追隨性)。

進而，本發明之壓電感測器亦能夠檢測出被測定體之壓電感測器之配設面之面方向之移動(伸縮檢測性)。

1‧‧‧壓電片

2‧‧‧訊號電極層

3‧‧‧接地電極層

4、5‧‧‧伸縮性合成樹脂片

6、7‧‧‧固定劑

A‧‧‧壓電感測器

圖1係表示本發明之壓電感測器之剖面圖。

圖2係表示本發明之壓電感測器之另一例之剖面圖。

圖3係表示本發明之壓電感測器之又一例之剖面圖。

一面參照圖式一面對本發明之壓電感測器之一例進行說明。如圖1所示，壓電感測器A具有含有多孔質合成樹脂片之壓電片1。作為構成多孔質合成樹脂片之合成樹脂，並無特別限定，例如可列舉包含聚乙烯系樹脂、聚丙烯系樹脂等聚烯烴系樹脂、聚偏二氟乙烯等氟系樹脂、聚乳酸、液晶樹脂、聚四氟乙烯的不織布之積層片等，較佳為包含聚烯烴系樹脂，更佳為包含聚丙烯系樹脂。

合成樹脂較佳為絕緣性優異，作為合成樹脂，較佳為依據JIS K6911而以施加電壓500V電壓施加1分鐘後之體積電阻率值(以下，簡稱為「體積電阻率值」)為1.0×10¹⁰Q．m以上之合成樹脂。

合成樹脂之上述體積電阻率值為了壓電片具有更優異之壓電性，而較佳為1.0×10¹²Q．m以上，更佳為1.0×10¹⁴Q．m以上。

作為聚乙烯系樹脂，可列舉乙烯均聚物或含有超過50質量%之乙烯成分之乙烯與至少1種碳數為3~20之α-烯烴之共聚物。作為乙烯均聚物，可列舉於高壓下進行自由基聚合而成之低密度聚乙烯(LDPE)、於中低壓下於觸媒存在下進行聚合而成之中低壓法高密度聚乙烯(HDPE)等。藉由乙烯與α-烯烴進行共聚合，而可獲得直鏈狀低密度聚乙烯(LLDPE)，作為α-烯烴，可列舉丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十四烯、1-十六烯、1-十八烯、1-二十烯等，較佳為碳數為4~10之α-烯烴。再者，直鏈狀低密度聚乙烯中之α-烯烴之含量通常為1~15質量%。

作為聚丙烯系樹脂，若含有超過50質量之丙烯成分，則並無特 別限定，例如可列舉丙烯均聚物(均聚丙烯)、丙烯與至少1種丙烯以外之碳數為20以下之烯烴之共聚物等。再者，聚丙烯系樹脂可單獨使用亦可併用兩種以上。又，丙烯與至少1種丙烯以外之碳數為20以下之烯烴之共聚物亦可為嵌段共聚物、無規共聚物中之任一者。

再者，作為與丙烯進行共聚合之α-烯烴，例如可列舉乙烯、1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十四烯、1-十六烯、1-十八烯、1-二十烯等。

多孔質合成樹脂片之發泡倍率較佳為1.5~15倍，更佳為2~10倍，尤佳為2~8倍，最佳為3~7倍。若多孔質合成樹脂片之發泡倍率為1.5倍以上，則壓電片之面方向上之伸縮性優異，而伸縮追隨性及伸縮檢測性提升，較佳。若多孔質合成樹脂片之發泡倍率為15倍以下，則壓電感測器之機械強度提升或氣泡徑變小而壓電片之壓電性穩定，而伸縮追隨性及伸縮檢測性提升，較佳。再者，多孔質合成樹脂片之發泡倍率係指將構成多孔質合成樹脂片之合成樹脂整體之密度除以多孔質合成樹脂片之密度所得之值。

多孔質合成樹脂片之氣孔率較佳為30%以上，更佳為45%以上，尤佳為60%以上。多孔質合成樹脂片之氣孔率較佳為95%以下，更佳為93%以下，尤佳為90%以下。若多孔質合成樹脂片之氣孔率為30%以上，則壓電片之面方向上之伸縮性優異，而伸縮追隨性及伸縮檢測性提升，較佳。若多孔質合成樹脂片之氣孔率為95%以下，則壓電感測器之機械強度提升或氣泡徑變小而壓電片之壓電性穩定，而伸縮追隨性及伸縮檢測性提升，較佳。再者，多孔質合成樹脂片之氣孔率係指將多孔質合成樹脂片中之氣孔之總體積除以多孔質合成樹脂片之表觀體積所得之值乘以100所得之值。

多孔質合成樹脂片之厚度較佳為10~300μm，更佳為30~200μm。若多孔質合成樹脂片之厚度為10μm以上，則壓電片機械強度提升。若多 孔質合成樹脂片之厚度為300μm以下，則壓電片之壓電性穩定，較佳。

壓電片1之伸縮率較佳為0.5%以上，更佳為1%以上，尤佳為1.5%以上，最佳為1.8%以上。壓電片之伸縮率較佳為30%以下，更佳為20%以下，尤佳為10%以下，最佳為7%以下。若壓電片1之伸縮率為0.5%以上，則伸縮追隨性及伸縮檢測性提升，較佳。若壓電片1之伸縮率為30%以下，則壓電片長時間維持穩定之壓電性，而伸縮追隨性及伸縮檢測性提升，較佳。再者，壓電片之伸縮率(%)係指根據下述要點測得之值。首先，自壓電片切出一邊為5cm之平面正方形狀之試片，將該試片於任意邊緣之方向以10N之力伸長，並測定伸長時之伸長方向之試片之長度(cm)。壓電片之伸縮率(%)係指基於下述式算出之值。

伸縮率(%)=100×[伸長時之伸長方向之試片之長度(cm)-5]/5

壓電片1之5%伸長時之電阻值變化率較佳為10%以下，更佳為8%以下，尤佳為6%以下。若5%伸長時之電阻值變化率為10%以下，則於壓電感測器於面方向伸長之狀態下，壓電感測器亦維持優異之壓電性。壓電片之5%伸長時之電阻值變化率係2點間之初始電阻值與5%伸長時之電阻值之間之變化率，係指將5%伸長時之電阻值(Ω)除以初始電阻值(Ω)所得之值(5%伸長時之電阻值(Ω)/初始電阻值(Ω))。壓電片之5%伸長時之電阻值變化率係指根據下述要點測得之值。將壓電片切出一邊為6cm之平面正方形狀而製作試片。於試片之上表面之相互對向之邊之中央之各者安裝電極而測定電極間之壓電片之電阻值。將所獲得之電阻值設為初始電阻值。繼而，使試片於與其上表面之任意一邊平行之方向僅伸長3mm。於與試片之伸長方向正交且相互對向之邊之中央之各者安裝電極而測定電極間之壓電片之電阻值。將所獲得之電阻值設為5%伸長時之電阻值。而且，將使「5%伸長時之電阻值(Ω)」除以 「初始電阻值(Ω)」所得之值設為「5%伸長時之電阻值變化率」。再者，壓電片之電阻值例如能夠使用由HIOKI公司以商品名「LCR Meter IM3523」市售之測定裝置而測定。

藉由使多孔質合成樹脂片帶電，而構成壓電片1。作為使多孔質合成樹脂片帶電之方法，並無特別限定，例如可列舉對多孔質合成樹脂片施加直流電場之方法等。

作為對多孔質合成樹脂片施加直流電場之方法，並無特別限定，例如可列舉下述(1)及(2)之方法等。

(1)以一對平板電極夾持多孔質合成樹脂片，將與欲使之帶電之表面接觸之平板電極與高壓直流電源連接，並且將另一平板電極接地，而對多孔質合成樹脂片施加直流或脈衝狀之高電壓，於合成樹脂中注入電荷，從而使多孔質合成樹脂片帶電之方法。

(2)於多孔質合成樹脂片之第一面，以密接狀態重疊經接地之平板電極，於多孔質合成樹脂片之第二面側，隔著特定間隔地配設與直流之高壓電源電性地連接之針狀電極或線電極。繼而，藉由向針狀電極之前端或線電極之表面附近之電場集中而使電暈放電產生，使空氣分子離子化，藉由針狀電極或線電極之極性使產生之空氣離子排斥而使多孔質合成樹脂片帶電之方法。

對多孔質合成樹脂片施加直流電場時之直流處理電壓之絕對值較佳為5~40kV，更佳為10~30kV。藉由將直流處理電壓調整為上述範圍，所獲得之壓電片於伸長時亦維持優異之壓電性。

於壓電片1之一面(第1面)使訊號電極層2積層一體化，並且於壓電片1之另一面(第2面)使接地電極層3積層一體化，而構成壓電感測器A。而且，以接地電極作為基準電極測定訊號電極之電位，藉此，能夠測定於壓電感測器之壓電片產生之電位。再者，壓電片1之一面(第1面)係指壓電片1之 具有最大面積之面。壓電片1之另一面(第2面)係指壓電片1之一面(第1面)之相反側之面。

具體而言，於壓電片1之一面，積層有包含導電性微粒子及具有伸縮性之黏結樹脂之訊號電極層2。訊號電極層2係藉由導電性微粒子分散於具有伸縮性之黏結樹脂中而構成，因此，表現出優異之伸縮性，從而能夠順暢地追隨被測定體上之壓電感測器之配設面之面方向之移動。由此，能夠利用壓電感測器精度良好地檢測出被測定體之移動(伸縮追隨性)，並且亦能夠精度良好地檢測出被測定體上之壓電感測器之配設面之面方向之移動(伸縮檢測性)。再者，積層於壓電片1之一面之訊號電極層2可為1個，亦可為圖案化之多個。

同樣地，於壓電片1之另一面，亦積層有包含導電性微粒子及具有伸縮性之黏結樹脂之接地電極層3。接地電極層3係藉由導電性微粒子分散於具有伸縮性之黏結樹脂中而構成，因此，表現出優異之伸縮性，從而能夠順暢地追隨被測定體上之壓電感測器之配設面之面方向之移動。由此，能夠利用壓電感測器精度良好地檢測出被測定體之移動(伸縮追隨性)，並且亦能夠精度良好地檢測出被測定體上之壓電感測器之配設面之面方向之移動(伸縮檢測性)。再者，積層於壓電片1之一面之接地電極層2可為1個，亦可為圖案化之多個。

構成訊號電極層2及接地電極層3之導電性微粒子若能夠對訊號電極層2及接地電極層3賦予導電性，則並無特別限定，例如可列舉：銀微粒子、鋁微粒子、銅微粒子、鎳微粒子、鈀微粒子等金屬微粒子；碳黑、石墨、奈米碳管、碳纖維、金屬被覆碳黑等碳系導電性微粒子；碳化鎢、氮化鈦、氮化鋯、碳化鈦等陶瓷系導電性微粒子；導電性鈦酸鉀鬚晶等，較佳為金屬微粒子，更佳為銀微粒子。導電性微粒子可單獨使用亦可併用兩種以上。再者，訊 號電極層2中包含之導電性微粒子與接地電極層3中包含之導電性微粒子可相同亦可相異。

訊號電極層2中包含之導電性微粒子之平均粒徑較佳為0.01~50μm，更佳為0.1~30μm，尤佳為0.5~25μm。接地電極層3中包含之導電性微粒子之平均粒徑較佳為0.01~50μm，更佳為0.1~30μm，尤佳為0.5~25μm。若導電性微粒子之平均粒徑為上述範圍內，則能夠維持訊號電極層2及接地電極層3之伸縮性並且對訊號電極層2及接地電極層3賦予導電性。

再者，導電性微粒子之平均粒徑能夠根據下述要點測定。將訊號電極層2及接地電極層3於其厚度方向切斷，利用電子顯微鏡攝影切斷面之任意部位，而獲得倍率1000倍之放大照片。測定放大照片上出現之導電性微粒子中之任意100個導電性微粒子之直徑。導電性微粒子之直徑係指可將放大照片上出現之導電性微粒子包圍之最小徑之真圓之直徑。將各導電性微粒子之直徑之算術平均值設為導電性微粒子之平均粒徑。

訊號電極層2中包含之導電性微粒子之含量相對於黏結樹脂100質量份，較佳為40~90質量份，更佳為60~85質量份，尤佳為60~80質量份。接地電極層3中包含之導電性微粒子之含量相對於黏結樹脂100質量份，較佳為40~90質量份，更佳為60~85質量份，尤佳為60~80質量份。若訊號電極層2及接地電極層3中包含之導電性微粒子之含量為上述範圍內，則能夠維持訊號電極層2及接地電極層3之伸縮性並且對訊號電極層2及接地電極層3賦予導電性。

構成訊號電極層2及接地電極層3之黏結樹脂只要能夠對訊號電極層2及接地電極層3賦予追隨壓電片於面方向之伸縮且於不產生龜裂等損傷之狀況下能夠伸縮之伸縮性即可。

作為上述黏結樹脂，例如可列舉改質聚矽氧、丙烯酸改質聚合 物、苯乙烯系熱塑性彈性體、聚烯烴系熱塑性彈性體、聚氯乙烯系熱塑性彈性體、聚胺酯系熱塑性彈性體、聚酯系熱塑性彈性體、聚醯胺系熱塑性彈性體、聚醯胺系熱塑性彈性體、1,2-聚丁二烯系熱塑性彈性體等熱塑性彈性體、聚氯丁二烯(CR)、EPDM、聚異戊二烯橡膠(IR)、聚丁二烯橡膠(BR)、苯乙烯-丁二烯共聚物橡膠(SBR)、丙烯腈-丁二烯共聚物橡膠(NBR)、乙烯-丙烯共聚物橡膠、丁基橡膠等橡膠材料等。再者，黏結樹脂可單獨使用亦可併用兩種以上。

作為於壓電片1之表面使訊號電極層2及接地電極層3積層一體化之方法，並無特別限定，例如可列舉下述(1)及(2)之方法等。

(1)將使導電性微粒子及黏結樹脂分散或溶解於溶劑中而成之導電性塗料塗佈於壓電片之表面後，將導電性塗料之溶劑去除，藉此，使訊號電極層2或接地電極層3於壓電片1之表面積層一體化之方法。

(2)將使導電性微粒子分散於硬化性樹脂中而成之導電性塗料塗佈於壓電片之表面後，藉由加熱或游離輻射使硬化性樹脂硬化而製成黏結樹脂，從而使訊號電極層2或接地電極層3於壓電片1之表面積層一體化之方法。

再者，作為游離輻射，例如可列舉電子束、紫外線、α射線、β射線、γ射線等。

訊號電極層2之伸縮率較佳為0.5%，更佳為3%以上，尤佳為5%以上，最佳為7%以上。訊號電極層2之伸縮率較佳為23%以下，更佳為15%以下，尤佳為13%以下，最佳為11%以下。若訊號電極層2之伸縮率為0.5%以上，則伸縮追隨性及伸縮檢測性提升，較佳。若訊號電極層2之伸縮率為23%以下，則壓電感測器之壓電性之精度提升，伸縮追隨性及伸縮檢測性提升，較佳。再者，訊號電極層2之伸縮率(%)係指根據下述要點測得之值。首先，自訊號電極層2切出一邊為5cm之平面正方形狀之試片，將該試片於任意邊緣之方向以 10N之力伸長，測定伸長時之伸長方向之試片之長度(cm)。訊號電極2之伸縮率(%)係指基於下述式算出之值。訊號電極層2之伸縮率例如能夠使用由Orientec公司市售之拉力機而測定。

伸縮率(%)=100×[伸長時之伸長方向之試片之長度(cm)-5]/5

接地電極層3之伸縮率較佳為0.5%，更佳為3%以上，尤佳為5%以上，最佳為7%以上。接地電極層3之伸縮率較佳為23%以下，更佳15%以下為，尤佳為13%以下，最佳為11%以下。若接地電極層3之伸縮率為0.5%以上，則伸縮追隨性及伸縮檢測性提升，較佳。若接地電極層3之伸縮率為23%以下，則壓電感測器之壓電性之精度提升，伸縮追隨性及伸縮檢測性提升，較佳。再者，接地電極層3之伸縮率(%)係指根據下述要點測得之值。首先，自接地電極層3切出一邊為5cm之平面正方形狀之試片，將該試片於任意邊緣之方向以10N之力伸長，測定伸長時之伸長方向之試片之長度(cm)。接地電極3之伸縮率(%)係指基於下述式算出之值。接地電極層3之伸縮率例如能夠使用由Orientec公司市售之拉力機而測定。

伸縮率(%)=100×[伸長時之伸長方向之試片之長度(cm)-5]/5

於上述中，對使訊號電極層2及接地電極層3於壓電片1之表面直接積層一體化之情形進行了說明。將壓電感測器A之另一態樣表示於圖2及圖3。亦可使訊號電極層2及接地電極層3分別載持於伸縮性合成樹脂片4、5之表面(使之積層一體化)，並且將伸縮性合成樹脂片4、5以該訊號電極層2或接地電極層3之形成面朝向壓電片1側之方式，於壓電片1之表面視需要經由固定劑積層一體化，而構成壓電感測器A。

作為伸縮性合成樹脂片4、5，若能夠於不產生龜裂等損傷之狀 況下，追隨壓電片1之面方向上之伸縮而伸縮，則並無特別限定。作為構成伸縮性合成樹脂片4、5之合成樹脂，例如可列舉：苯乙烯系熱塑性彈性體、聚烯烴系熱塑性彈性體、聚氯乙烯系熱塑性彈性體、聚胺酯系熱塑性彈性體、聚酯系熱塑性彈性體、聚醯胺系熱塑性彈性體、聚醯胺系熱塑性彈性體、1,2-聚丁二烯系熱塑性彈性體等熱塑性彈性體、聚氯丁二烯(CR)、EPDM、聚異戊二烯橡膠(IR)、聚丁二烯橡膠(BR)、苯乙烯-丁二烯共聚物橡膠(SBR)、丙烯腈-丁二烯共聚物橡膠(NBR)、乙烯-丙烯共聚物橡膠、丁基橡膠等橡膠材料等。再者，黏結樹脂可單獨使用亦可併用兩種以上。

伸縮性合成樹脂片4、5之伸縮率較佳為0.5%以上，更佳為3%以上，尤佳為5%以上，最佳為7%以上。伸縮性合成樹脂片4、5之伸縮率較佳為28%以下，更佳為20%以下，尤佳為18%以下，最佳為16%以下。若伸縮性合成樹脂片4、5之伸縮率為0.5%以上，則伸縮追隨性及伸縮檢測性提升，較佳。若伸縮性合成樹脂片4、5之伸縮率為28%以下，則壓電感測器之壓電性之精度提升，較佳。再者，伸縮性合成樹脂片4、5之伸縮率(%)係指根據下述要點測得之值。首先，自伸縮性合成樹脂片4、5切出一邊為5cm之平面正方形狀之試片，將該試片於任意邊緣之方向以10N之力伸長，測定伸長時之伸長方向之試片之長度(cm)。伸縮性合成樹脂片4、5之伸縮率(%)係指基於下述式算出之值。伸縮性合成樹脂片4、5之伸縮率例如能夠使用由Orientec公司市售之拉力機而測定。

伸縮率(%)=100×[伸長時之伸長方向之試片之長度(cm)-5]/5

作為使訊號電極層2或接地電極層3載持於伸縮性合成樹脂片4、5之表面之方法，並無特別限定，例如可列舉下述(1)及(2)所示之方法等。

(1)將使導電性微粒子及黏結樹脂分散或溶解於溶劑中而成之導電性塗料塗佈於伸縮性合成樹脂片之表面後，將導電性塗料之溶劑去除，藉此，使訊號電極層2或接地電極層3於伸縮性合成樹脂片4、5之表面積層一體化之方法。

(2)將使導電性微粒子分散於硬化性樹脂中而成之導電性塗料塗佈於伸縮性合成樹脂片4、5之表面後，藉由加熱或游離輻射使硬化性樹脂硬化而製成黏結樹脂，使訊號電極層2或接地電極層3於伸縮性合成樹脂片4、5之表面積層一體化之方法。

壓電片及伸縮性合成樹脂片可實施公知之表面處理以使導電性塗料之密接力提升。作為表面處理方法，例如可列舉電暈處理、底塗處理、噴砂處理等。

作為使載持訊號電極層2或接地電極層3之伸縮性合成樹脂片4、5於壓電片1之表面積層一體化之方法，並無特別限定，例如可列舉下述(1)及(2)之方法等。

(1)於訊號電極層2或接地電極層3具有黏著性或接著性之情形時，藉由訊號電極層2或接地電極層3所具有之黏著性，於壓電片1之表面使載持訊號電極層2或接地電極層3之伸縮性合成樹脂片4、5積層一體化之方法(參照圖2)。

(2)使載持訊號電極層2或接地電極層3之伸縮性合成樹脂片4、5經由具有伸縮性之固定劑6、7而於壓電片1之表面積層一體化之方法(參照圖3)。

再者，固定劑6、7係由反應系、溶劑系、水系、熱熔系之接著劑或黏著劑所構成，就維持壓電片1之靈敏度之觀點而言，較佳為介電常數較低之固定劑。作為固定劑6、7，例如可列舉丙烯酸系黏著劑等黏著劑、雙面黏著帶等。

於使載持訊號電極層2或接地電極層3之伸縮性合成樹脂片4、5經由固定劑而於壓電片1之表面積層一體化之狀態下，固定劑之伸縮率較佳為 0.5%以上，更佳為3%以上，尤佳為5%以上，最佳為7%以上。固定劑之伸縮率較佳為70%以下，更佳65%以下為，尤佳為60%以下。若固定劑之伸縮率為0.5%以上，則伸縮追隨性及伸縮檢測性提升，較佳。又，藉由固定劑具有伸縮性，而能夠有效地防止伸縮性合成樹脂片4、5與壓電片1之剝離。若固定劑之伸縮率為70%以下，則壓電感測器維持經時優異之壓電性，較佳。再者，固定劑之伸縮率(%)係指根據下述要點測得之值。首先，自固定劑切出一邊為5cm之平面正方形狀之試片，將該試片於任意邊緣之方向以10N之力伸長，測定伸長時之伸長方向之試片之長度(cm)。固定劑之伸縮率(%)係指基於下述式算出之值。固定劑之伸縮率例如能夠使用由Orientec公司市售之拉力機而測定。

伸縮率(%)=100×[伸長時之伸長方向之試片之長度(cm)-5]/5

如上述般構成之壓電感測器A於具有構成其之壓電片1、訊號電極層2及接地電極層3、以及伸縮性合成樹脂片4、5及固定劑6、7之情形時，伸縮性合成樹脂片4、5及固定劑6、7於壓電片1之面方向伸縮自由。因此，以密接狀態貼合於被測定體上之壓電感測器A順暢地追隨被測定體之壓電感測器之配設面之面方向之移動而伸縮，並維持良好地密接於被測定體之表面之狀態，從而能夠精度良好地檢測出被測定體之移動。如此，壓電感測器A能夠順暢地追隨被檢測移動之對象物(被測定體)之被配設壓電感測器之面(壓電感測器之配設面)之面方向之移動，因此，即便為進行細微之移動之人體之皮膚等，亦能夠順暢地進行追隨。而且，壓電感測器A可適宜用於貼合於人體之皮膚或配戴於人體而使用之用途即所謂之可穿戴用途，能夠精度良好地檢測出脈搏或呼吸信號等活體信號。再者，作為被測定體，例如可列舉人體、混凝土結構體、橋樑、車輛等運輸機器等。

進而，壓電感測器A順暢地追隨被測定體上之壓電感測器之配設面之面方向之移動而伸縮，但於該伸縮時，壓電片1之厚度方向之厚度發生變化，隨著該厚度之變化而表現出電荷。藉由探測該電荷，而能夠精度良好地檢測出被測定體上之壓電感測器之配設面之面方向之移動。

例如，大樓等混凝土結構體之壁面由於暴露於日光或風雨，而產生經時劣化，從而產生裂紋等龜裂，若產生龜裂則於混凝土結構體之壁面於其面方向產生移動。因此，若預先將壓電感測器A以密接狀態貼合於混凝土結構體之壁面，則壓電感測器A能夠精度良好地檢測伴隨龜裂之壁面之移動，從而能夠快速察覺混凝土結構體所產生之龜裂等損傷，而順暢地進行之後之對應。

壓電感測器A整體之伸縮率較佳為0.5%以上，更佳為0.7%以上，更佳為0.8%以上，尤佳為0.9%以上。壓電感測器A整體之伸縮率較佳為15%以下，更佳為13%以下，尤佳為11%以下，最佳為4%以下。若壓電感測器A整體之伸縮率為0.5%以上，則伸縮追隨性及伸縮檢測性提升，較佳。若壓電感測器A整體之伸縮率為15%以下，則壓電感測器維持經時優異之壓電性，較佳。再者，壓電感測器A整體之伸縮率(%)係指根據下述要點測得之值。首先，自壓電感測器A切出一邊為5cm之平面正方形狀之試片，將該試片於任意邊緣之方向以10N之力伸長，測定伸長時之伸長方向之試片之長度(cm)。壓電感測器A之伸縮率(%)係指基於下述式算出之值。壓電感測器A之伸縮率例如能夠使用由Orientec公司市售之拉力機而測定。

伸縮率(%)=100×[伸長時之伸長方向之試片之長度(cm)-5]/5

[實施例]

繼而，對本發明之實施例進行說明，但本發明並不受下述實施 例所限定。

(實施例1~5)

將丙烯-乙烯無規共聚物(Japan Polypropylene公司製造之商品名「NOVATEC EG8B」、乙烯單元之含量：5質量%)100質量份、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯3.3質量份、偶氮二甲醯胺及酚系抗氧化劑2質量份供給至擠出機而進行熔融混練。自安裝於擠出機之前端之T型模頭呈片狀擠出，而製造厚度為180μm之發泡性樹脂片。將發泡性樹脂片切出為一邊為30cm之平面正方形狀。偶氮二甲醯胺係將表1所示之量供給至擠出機。

對所獲得之發泡性樹脂片之兩面，以加速電壓300kV及強度25kGy之條件照射電子束，而使構成發泡性樹脂片之丙烯-乙烯無規共聚物進行交聯。將發泡性樹脂片加熱至250℃，使發泡性樹脂片發泡，而獲得發泡片。使所獲得之發泡片之表面溫度加熱至140℃且單軸延伸。再者，將發泡片之發泡倍率、厚度及氣孔率表示於表1。

於發泡片之第一面，以密接狀態重疊經接地之平板電極，於發泡片之第二面側，隔著特定間隔地配設與直流之高壓電源電性地連接之針狀電極。藉由向針狀電極之表面附近之電場集中，於電壓-20kV、放電距離10μm及電壓施加時間1分鐘之條件下，使電暈放電產生，而使空氣分子離子化，藉由針狀電極之極性使產生之空氣離子排斥，對發泡片施加直流電場，而注入電荷，從而使發泡片整體帶電。然後，將注入有電荷之發泡片以被經接地之鋁箔包裹之狀態保持3小時，而獲得壓電片。將壓電片之壓電常數d33表示於表1。

作為伸縮性合成樹脂片，將具有伸縮性之厚度為50μm之聚胺酯系熱塑性彈性體片(武田產業公司製造之商品名「Tough Grace」)及具有伸縮性之厚度為25μm之聚胺酯系熱塑性彈性體片(武田產業公司製造之商品名「Tough Grace」)各準備2片。選擇表1所示之厚度之聚胺酯系熱塑性彈性體 片。準備含有銀微粒子(平均粒徑：2μm)及作為硬化性樹脂之丙烯酸改質聚合物之導電性塗料(Cemedine公司製造之商品名「SX-ECA48」)。於2片聚胺酯系熱塑性彈性體片各者之一面塗佈導電性塗料後，將導電性塗料於100℃加熱3小時，藉此，使硬化性樹脂硬化而製成黏結樹脂，使銀微粒子均勻地分散於黏結樹脂中而成之電極層於聚胺酯系熱塑性彈性體片之一面積層一體化。將電極層之厚度表示於表1。黏結樹脂具有伸縮性。於電極層中，相對於黏結樹脂100質量份，含有銀微粒子65質量份。

準備雙面黏著帶(積水化學工業公司製造之商品名「WT#5402」、厚度25μm)作為固定劑。於壓電片之兩面貼附作為固定劑之雙面黏著帶。於壓電片之兩面之各者，使聚胺酯系熱塑性彈性體片以電極層成為壓電片側之方式利用固定劑積層一體化，而獲得壓電片。固定劑具有伸縮性。將於壓電片1之一面積層一體化之聚胺酯系熱塑性彈性體片之一面所載持之電極層設為訊號電極層。將於壓電片1之另一面積層一體化之聚胺酯系熱塑性彈性體片之一面所載持之電極層設為接地電極層。聚胺酯系熱塑性彈性體片、訊號電極層及接地電極層係與壓電片相同大小之一邊為6cm之平面正方形狀。將電線連接於訊號電極層及接地電極層之各者。

(比較例1)

於2片聚胺酯系熱塑性彈性體片之一面之各者，使由厚度為10μm之鋁箱所構成之電極層經由雙面黏著帶而積層一體化，除此以外，根據與實施例1相同之要點獲得壓電感測器。再者，由鋁箔所構成之電極層不具有伸縮性。

(比較例2)

於2片聚胺酯系熱塑性彈性體片之一面之各者，藉由濺鍍形成由鋁所構成之電極層，除此以外，根據與實施例1相同之要點獲得壓電感測器。再者，由鋁所構成之電極層不具有伸縮性。

(比較例3)

使用厚度為50μm之聚對苯二甲酸乙二酯片代替聚胺酯系熱塑性彈性體片，除此以外，根據與實施例1相同之要點獲得壓電感測器。再者，聚對苯二甲酸乙二酯片不具有伸縮性。

針對所獲得之壓電片，根據上述要點測定5%伸長時之電阻值變化率，將其結果表示於表1。

根據下述要點測定所獲得之壓電片之伸縮追隨性及伸縮檢測性，將其結果表示於表1。

測定所獲得之壓電感測器整體之伸縮率，將其結果表示於表1。根據上述要點測定構成壓電感測器之壓電片、固定劑、訊號電極層、接地電極層及伸縮性合成樹脂片之伸縮率，將其結果表示於表1。再者，於比較例2中，無法使由鋁所構成之電極層分離，而無法測定訊號電極層及接地電極層之伸縮率。

(伸縮追隨性)

準備具有伸縮性且具有較壓電感測器大一圈之大小之平面正方形狀之橡膠片。將壓電感測器經由具有伸縮性之雙面黏著帶而以密接狀態貼合於橡膠片之一面，而製作試驗體。以壓電感測器之端緣與橡膠片之端緣相互平行之方式進行調節。

使用激振器，於負載F為1N、動態負載為±0.5N、頻率為30Hz、擠壓面積1cm²之條件下，對壓電感測器施加擠壓力，計測此時產生之電壓。電壓係讀取峰至峰(peak to peak)。電壓之讀取係經由放大器(MSI公司製造)使用示波器(TEXIO Technologies公司製造)而進行。

測定將壓電感測器剛貼合於橡膠片上之後之壓電片之電壓，並設為初始電壓。

使橡膠片維持沿任意端緣僅以伸長率1%或5%伸長之狀態。再者，於本發明中，伸長率係指藉由下述計算式算出之值。

伸長率(%)=100×伸長後之伸長方向之橡膠片之尺寸/伸長前之伸長方向之橡膠片之尺寸

於上述伸長狀態下，根據與上述相同之要點測定壓電片之電壓，並設為伸長電壓。

比較例2之壓電感測器係於伸長時鋁層斷線，比較例1及比較例3之壓電感測器係於伸長時訊號電極層及接地電極層自壓電片之表面剝離，因此，無法測定伸長電壓。

(伸縮檢測性)

根據與伸縮追隨性之測定時相同之要點製作試驗體。使用拉力機(Orientec公司製造)使橡膠片沿任意端緣僅以伸長率1%或5%伸長，計測伸長時所產生之電壓。電壓係測定延伸收縮之peak to peak。

比較例2之壓電感測器係於伸長時鋁層斷線，比較例1及比較例3之壓電感測器係於伸長時訊號電極層及接地電極層自壓電片之表面剝離，因此，無法計測伸長時所產生之電壓。

[產業上之可利用性]

本發明之壓電感測器於面方向具有伸縮性，因此，於如被測定體上之壓電感測器之配設面於面方向進行伸縮之情形時，亦順暢地追隨被測定體之伸縮，並相對於被測定體維持優異之密接性，而能夠準確地測定被測定體之移動。進而，本發明之壓電感測器亦能夠檢測出被測定體上之壓電感測器之配設面之面方向之移動。

因此，本發明之壓電感測器可適宜用於可穿戴用途。本發明之壓電感測器可用於測定車輛等運輸機器、人體、混凝土結構體、橋樑等被測定體之移動之用途。

Claims (6)

1. 一種壓電感測器，其具有：壓電片，其含有多孔質合成樹脂片；訊號電極層，其積層於上述壓電片之一面且包含導電性微粒子及具有伸縮性之黏結樹脂；及接地電極層，其積層於上述壓電片之另一面且包含導電性微粒子及具有伸縮性之黏結樹脂，並且，壓電感測器整體之伸縮率為5%以上且15%以下。
2. 如申請專利範圍第1項之壓電感測器，其中，訊號電極層及/或接地電極層載持於伸縮性合成樹脂片。
3. 如申請專利範圍第2項之壓電感測器，其中，伸縮性合成樹脂片含有熱塑性彈性體片或橡膠片。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之壓電感測器，其中，多孔質合成樹脂片之發泡倍率為2~10倍。
5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之壓電感測器，其中，壓電片之伸縮率為0.5%以上且10%以下。
6. 如申請專利範圍第4項之壓電感測器，其中，壓電片之伸縮率為0.5%以上且10%以下。

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