WO2015159832A1 - 繊維を用いた電気信号を出力または入力とするトランスデューサー - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、汎用の繊維材料を用いて、かつ従前の織編物構造を作製することで柔軟性に富んだ布帛状のトランスデューサーを提供することにある。本発明は、２本の導電性繊維および１本の圧電性繊維を含み、これらが略同一平面上に、導電性繊維、圧電性繊維、導電性繊維の順序に配置されている圧電単位を含む電気信号を出力または入力とするトランスデューサーである。

Description

繊維を用いた電気信号を出力または入力とするトランスデューサー

　本発明は、外力による形状変化により電気信号を出力するトランスデューサーに関する。また本発明は、電気信号の入力により形状変化するトランスデューサーに関する。また本発明は、柔軟かつ三次元的に形状変化できる布帛状のトランスデューサーに関する。

　近年、いわゆるウェアラブルセンサーが注目を浴びており、眼鏡型や腕時計といった形状の商品が世に出始めた。しかし、これらのデバイスは、装着しているという感覚があり、究極のウェアラブルである、布状、つまり衣類のような形状のものが望まれている。そのようなセンサーとしては、布に圧電素子を装着し、そこから信号を取り出すものが開示されている（特許文献１）。また、圧電性材料と導電性材料をフィルム状にしたもので布状の構造体を形成するものがあるが、特殊な構造を有する繊維形状のものを用いることが必要であった（特許文献２）。また、日本電信電話株式会社（ＮＴＴ）および東レ株式会社により２０１４年１月３０日に発表された「ｈｉｔｏｅ」があるが、これは身体に密着させた導電性繊維により筋電位を検出しているものであり、形状変化から電気信号を出力するものはなかった。
　一方ポリ乳酸を用いたフィルム状のアクチュエーターが提案されている（特許文献３）。しかしながら、フィルムは一方向にしか曲げることができない上、伸縮性や柔軟性も乏しいため、フレキシブルというにはほどとおいのが現状である。また、その作製方法もフィルムに何段階かの加工が必要であるという課題があった。
特表２００７−５１８８８６号公報 特開２００２−２０３９９６号公報 特開２０１３−２５１３６３号公報

　本発明の目的は、通常の繊維材料を用いた織編物を有し柔軟性を有する布帛状のトランスデューサーを提供することにある。さらには、そのトランスデューサーからの信号を用いたセンサーや発電素子を提供することにある。またそのトランスデューサーに電気信号を入力することにより機能するアクチュエーターやスピーカーを提供することにある。
　本発明者らは、２本の導電性繊維と１本の圧電性繊維との組み合わせ形状により、トランスデューサーとして機能する場合があることを見出し、本発明を完成した。また導電性繊維として、合成繊維に電気伝導体をコーティングした繊維を用いたトランスデューサーは、繊維軸に対して法線方向の強度が強く、長期間使用する場合の耐久性に優れることを見出した。
　すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
１．　２本の導電性繊維および１本の圧電性繊維を含み、これらが略同一平面上に、導電性繊維、圧電性繊維、導電性繊維の順序に配置されている圧電単位を含む、電気信号を出力または入力とするトランスデューサー。
２．　圧電単位は絶縁性繊維を含み、該絶縁性繊維は、圧電単位中の導電性繊維が、他の圧電単位中の導電性繊維、あるいは導電性繊維と圧電性繊維に接しないように配置されている前項１記載のトランスデューサー。
３．　圧電性繊維が、主としてポリ乳酸を含む前項１に記載のトランスデューサー。
４．　圧電性繊維が、主としてポリ−Ｌ−乳酸またはポリ−Ｄ−乳酸を含み、これらの光学純度は９９％以上である前項１記載のトランスデューサー。
５．　圧電性繊維が一軸配向し且つ結晶を含む前項１記載のトランスデューサー。
６．　導電性繊維が（ｉ）炭素繊維または（ｉｉ）合成繊維に電気伝導体をコーティングした繊維である前項１記載のトランスデューサー。
７．　導電性繊維に対し法線方向に折りたたみ、これを２，０００回繰り返したあとの検出電圧が折りたたみ前の９０％以上である前項１記載のトランスデューサー。
８．　複数の圧電単位を含有する織編物である前項１記載のトランスデューサー。
９．　複数の圧電単位を含有する織物であって、その織組織が平織、綾織、サテン織またはそれらの複合組織である前項８記載のトランスデューサー。
１０．　織編物を複数組み合わせて用いる前項８記載のトランスデューサー。
１１．　前項１~１０のいずれか一項に記載のトランスデューサーを用いたセンサー。
１２．　前項１~１０のいずれか一項に記載のトランスデューサーを用いた発電素子。
１３．　前項１~１０のいずれか一項に記載のトランスデューサーを用いたアクチュエーター。
１４．　前項１~１０のいずれか一項に記載のトランスデューサーを用いたスピーカー。

　図１は実施例１の平織物の模式図である。
　図２は実施例１の朱子織物の模式図である。
　図３は実施例１の腕センサーの外観図である。
　図４は実施例１の腕センサーを腕に取り付けて腕を曲げた場合に出力された電気信号である。
　図５は実施例１の腕センサーを腕に取り付けて腕を伸ばした場合に出力された電気信号である。
　図６は実施例１の腕センサーを腕に取り付けて腕を内向きに捩じった場合に出力された電気信号である。
　図７は実施例１の腕センサーを腕に取り付けて腕を外向きに捩じった場合に出力された電気信号である。
　図８は実施例８の平織物の模式図である。
　図９は実施例３記載の圧電素子（トランスデューサー）の模式図である。
　図１０は実施例４記載の圧電素子（トランスデューサー）の模式図である。
　図１１は実施例５記載の圧電素子（トランスデューサー）の模式図である。
　図１２は実施例６記載の圧電素子（トランスデューサー）の模式図である。
　図１３はその他の態様１に係る圧電素子の構成の一例であって、実施例８記載の圧電素子（トランスデューサー）の模式図である。
　図１４は実施例７、８の圧電素子の評価システムの概略図である。
　図１５はその他の態様２に係る圧電素子の構成の一例であって、実施例９記載の圧電素子（トランスデューサー）の模式図である。
　図１６は実施例９の圧電素子（トランスデューサー）の評価システムの概略図である。

　１　圧電性高分子
　２　導電性繊維
　３　圧電素子固定板
　４　評価用配線
　５　オシロスコープ
１１　圧電性高分子
１２　導電性繊維
１３　表面導電層
２１　オシロスコープ
２２　評価用配線
２３　評価用配線
２４　導電性繊維
２５　金属電極
２６　圧電性高分子
２７　表面導電層
　Ａ　圧電性繊維
　Ｂ　導電性繊維
　Ｃ　絶縁性繊維

　本発明は、２本の導電性繊維および１本の圧電性繊維を含み、これらが略同一平面上に、導電性繊維、圧電性繊維、導電性繊維の順序に配置されている圧電単位を含む、電気信号を出力または入力するトランスデューサーによって達成される。複数の圧電単位を含む部位を圧電素子ということがある。トランスデューサーは、圧電素子および電気信号を出力または入力する配線等を含む。以下に各構成について説明する。
（導電性繊維）
　導電性繊維の直径は１μｍ~１０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは１０μｍ~５ｍｍ、さらに好ましくは０．１ｍｍ~２ｍｍである。直径が小さいと強度が低下しハンドリングが困難となり、また、直径が大きい場合にはフレキシブル性が犠牲になる。導電性繊維の断面形状としては円または楕円であることが、圧電素子の設計および製造の観点で好ましいが、これに限定されない。
　圧電性高分子からの電気出力を効率よく取り出すため、導電性繊維の電気抵抗は低いことが好ましく、体積抵抗率としては１０^−１Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０^−２Ω・ｃｍ以下、さらに好ましくは１０^−３Ω・ｃｍ以下である。
　導電性繊維の材料としては、導電性を示すものであればよく、繊維状とする必要があることから、導電性高分子であることが好ましい。導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）、炭素繊維などを用いることができる。
　フレキシブルかつ長尺の電気特性の安定性の観点からより好ましくは炭素繊維である。一般の炭素繊維はフィラメントがいくつか集まった束となったマルチフィラメントが普通であるが、これを用いてもよく、また、一本からなるモノフィラメントだけを用いるのでもよい。マルチフィラメントを利用した方が電気特性の長尺安定性の観点で好ましい。モノフィラメントの径としては１μｍ~５０００μｍであり、好ましくは２μｍ~１００μｍである。さらに好ましくは３μｍ~１０μｍである。フィラメント数としては、１０本~１０００００本が好ましく、より好ましくは１００本~５００００本、さらに好ましくは５００本~３００００本である。炭素繊維は繊維軸方向の強度が高いという利点がある。
　また、高分子をマトリックスとして繊維状または粒状の導電性フィラーを入れたものでもよい。
　さらには、繊維の表面に導電性を有する層を形成したものであってもよい。導電性を有する層としては、公知の導電性高分子や繊維状または粒状の導電性フィラーをコーティングすることができる。導電性繊維のベース繊維（電気伝導体コーティングを施す繊維）としては、耐久性を改善するため天然繊維、半天然繊維、合成繊維であることが好ましい。繊維の表面に導電性を有する層を形成した導電性繊維は、炭素繊維に比べ、繊維軸に対して法線方向の強度が強く、長期で使用した際の耐久性に優れる。
　導電性繊維のベース繊維は、綿、麻、絹などの天然繊維、レーヨン、キュプラ、トリアセテート、ジアセテートなどの半合成繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリブチレンサクシネートなどのポリエステル系繊維およびその共重合繊維、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６、ナイロン４１０、ナイロン６１０、ナイロン１０、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６Ｔ、ナイロン８Ｔ、ナイロン１０Ｔなどのポリアミド系繊維およびその共重合繊維、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系繊維、ポリフェニレンスルファイド繊維、ポリカーボネート繊維、アラミド繊維、その他の合成繊維が例示される。またこれらの繊維のうち２種類以上の複合繊維であってもよい。ただし取扱性や耐久性の観点から合成繊維をベース繊維として用いることが好ましい。
　ベース繊維の表面にコーティングする電気伝導体は導電性を示し、本発明の効果を奏する限り、いずれを用いてもよい。
　例えば、金、銀、白金、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、パラジウム、銅、酸化インジウム錫などおよびこれらの混合物や合金などを用いることができる。なお、コーティング方法やその手段も制限されない。金属を含むペースト状のものを塗布したり、電解メッキ、化学メッキ、あるいは真空蒸着などにより電気伝導体をコーティングした繊維について本発明を広く適用することができる。
　また、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）などの導電性高分子を、電気伝導体として用いることもできる。また、これら電気伝導体は複数種類を併用することも可能である。
　導電性繊維はフィラメントがいくつか集まった束となったマルチフィラメントがあるが、これを用いてもよく、また、一本からなるモノフィラメントだけを用いるのでもよい。マルチフィラメントを利用した方が電気特性の長尺安定性の観点で好ましい。モノフィラメントの径は、好ましくは１μｍ~５０００μｍ、より好ましくは２μｍ~１００μｍ、さらに好ましくは３μｍ~１０μｍである。フィラメント数としては、１０本~１０００００本が好ましく、より好ましくは１００本~５００００本、さらに好ましくは５００本~３００００本である。
（圧電性繊維）
　圧電性繊維は圧電性を有する繊維である。圧電性繊維は圧電性高分子からなることが好ましい。圧電性高分子としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリ乳酸など圧電性を示す高分子であれば利用できるが、主としてポリ乳酸を含むことが好ましい。ポリ乳酸は溶融紡糸後に延伸によって容易に配向して圧電性を示し、ポリフッ化ビニリデンなどで必要となる電界配向処理が不要な点で生産性に優れている。さらに、ポリ乳酸からなる圧電性繊維はその軸方向への引張や圧縮応力では、分極が小さく、圧電素子として機能させることが困難であるが、せん断応力によっては比較的大きな電気出力が得られ、せん断応力を圧電性高分子に付与しやすい構成体を有する本発明の圧電素子においては好ましい。
　圧電性高分子は、主としてポリ乳酸を含むことが好ましい。「主として」とは、好ましくは９０モル％、より好ましくは９５モル％、さらに好ましくは９８モル％以上のことを言う。
　ポリ乳酸としては、その結晶構造によって、Ｌ−乳酸、Ｌ−ラクチドを重合してなるポリ−Ｌ−乳酸が挙げられる。またＤ−乳酸、Ｄ−ラクチドを重合してなるポリ−Ｄ−乳酸が挙げられる。またポリ−Ｌ−乳酸およびポリ−Ｄ−乳酸のハイブリッド構造からなるステレオコンプレックスポリ乳酸などがある。ポリ乳酸は、圧電性を示すものであればいずれも利用できる。圧電率の高さの観点で好ましくは、ポリ−Ｌ−乳酸、ポリ−Ｄ−乳酸である。ポリ−Ｌ−乳酸、ポリ−Ｄ−乳酸はそれぞれ、同じ応力に対して分極が逆になるために、目的に応じてこれらを組み合わせて使用することも可能である。
　ポリ乳酸の光学純度は９９％以上であることが好ましく、より好ましくは９９．３％以上、さらに好ましくは９９．５％以上である。光学純度が９９％未満であると著しく圧電率が低下する場合があり、圧電素子表面への擦り力によって十分な電気出力を得ることが難しくなる場合がある。圧電性高分子が、主としてポリ−Ｌ−乳酸またはポリ−Ｄ−乳酸を含み、これらの光学純度は９９％以上であることが好ましい。
　圧電性高分子は被覆繊維の繊維軸方向に一軸配向しかつ結晶を含むものであることが好ましく、より好ましくは結晶を有する一軸配向ポリ乳酸である。なぜなら、ポリ乳酸はその結晶状態および一軸配向において大きな圧電性を示すためである。
　ポリ乳酸は加水分解が比較的早いポリエステルであるから、耐湿熱性が問題となる場合においては、イソシアネート化合物、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物、カルボジイミド化合物などの加水分解防止剤を添加してもよい。また、必要に応じてリン酸系化合物などの酸化防止剤、可塑剤、光劣化防止剤などを添加して物性改良してもよい。
　また、ポリ乳酸は他のポリマーとのアロイとして用いてもよいが、ポリ乳酸を主たる圧電性高分子として用いるならば、アロイの全重量を基準として少なくとも５０重量％以上でポリ乳酸を含有していることが好ましく、さらに好ましくは７０重量％以上、最も好ましくは９０重量％以上である。
　アロイとする場合のポリ乳酸以外のポリマーとしては、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート共重合体、ポリメタクリレート等が好適な例として挙げられる。しかし、これらに限定されるものではなく、本発明で目的とする圧電性効果を奏する限り、どのようなポリマーを用いてもよい。
　圧電性繊維はフィラメントがいくつか集まった束となったマルチフィラメントが普通であり、これを用いてもよい。また一本からなるモノフィラメントを用いてもよい。マルチフィラメントを利用した方が圧電特性の長尺安定性の観点で好ましい。モノフィラメントの径としては、好ましくは１μｍ~５０００μｍ、より好ましくは５μｍ~５００μｍである。さらに好ましくは１０μｍ~１００μｍである。フィラメント数は、好ましくは１本~１０００００本、より好ましくは１０本~５００００本、さらに好ましくは１００本~１００００本である。
　このような圧電性高分子を圧電性繊維とするためには、高分子を繊維化するための公知の手法を、本発明の効果を奏する限りいずれも採用することができる。圧電性高分子を押し出し成型して繊維化する手法、圧電性高分子を溶融紡糸して繊維化する手法、圧電性高分子を乾式あるいは湿式紡糸により繊維化する手法、圧電性高分子を静電紡糸により繊維化する手法等を採用することができる。これらの紡糸条件は、採用する圧電性高分子に応じて公知の手法を適用すればよく、通常は工業的に生産の容易な溶融紡糸法を採用すればよい。
　なお、上述の通りに、圧電性高分子がポリ乳酸である場合には、一軸延伸配向し、かつ結晶を含むとより大きな圧電性を示すことから、繊維は延伸することが好ましい。
（略同一平面上）
　本発明において、２本の導電性繊維と１本の圧電性繊維とは、略同一平面上に配置される。ここで略同一平面上とは、３本の繊維の繊維軸が略平面上に配置されることを意味し、「略」とは、繊維同士の交差点で厚みが生じることが含まれることを意味するものである。
　例えば、２本の平行な導電性繊維の間に、１本の圧電性繊維が更に平行に引き揃えられた形態は、略同一平面上にある形態である。また、当該１本の圧電性繊維の繊維軸を、当該２本の平行な導電性繊維とは平行でない状態に傾けていても、略同一平面上にある。さらに、１本の導電性繊維と１本の圧電性繊維とを平行に引き揃え、もう１本の導電性繊維を、この引き揃えられた導電性繊維と圧電性繊維とに、交差させたとしても略同一平面上にある。
　略平面上に配置されることで、当該圧電単位を組み合わせて、繊維状、布帛状の圧電素子を形成しやすく、繊維状、布帛状の形態の圧電素子を利用すれば、トランスデューサーの形状設計に自由度を増すことができる。これらの、圧電繊維と導電繊維の関係は検出したい形状変化により適宜選択される。
（配置順序）
　圧電単位は、導電性繊維、圧電性繊維、導電性繊維が、この順に配置されている。このように配置することで、圧電単位の２本の導電性繊維同士が接触することがなくなり、導電性繊維に他の手段、例えば絶縁性物質を被覆するなどの技術を適用しなくても圧電単位として有効に機能させることができる。
　この際、２本の導電性繊維が１本の圧電性繊維と互いに接点を有していることが望ましい。しかし４ｍｍ以内の範囲であれば接点を有していなくてもよい。導電性繊維と圧電性繊維との距離は、より好ましくは３ｍｍ以下、さらに好ましくは２ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以下、最も好ましくは０．５ｍｍ以下である。４ｍｍを超えると圧電性繊維の形状変化に伴う電気出力が小さくなり、トランスデューサーとして用いることが困難となる。
　形態としては、導電性繊維、圧電性繊維、導電性繊維が互いに略平行に、この順に配置された形態が挙げられる。また、２本の導電性繊維が平行に配置され、１本の圧電性繊維が、これら２本の導電性繊維に交わるように配置された形態が挙げられる。さらには、２本の導電性繊維を経糸（または緯糸）として配し、１本の圧電性繊維を緯糸（または経糸）として配してもよい。この場合は２本の導電性繊維同士は接触していないことが好ましい。２本の導電性繊維の間に、絶縁性物質、例えば絶縁性繊維を介在させる形態が好ましい。また導電性繊維が接触しやすい表面にのみ絶縁性物質を被覆し、圧電性繊維とは直接導電性繊維が接触するようにする形態も採用することができる。
（絶縁性繊維）
　本発明において圧電単位は、絶縁性繊維を含み、該絶縁性繊維は、圧電単位中の導電性繊維が、他の導電性繊維並びに圧電性繊維に接しないように導電性繊維と圧電性繊維の間に配されることがある。この際、絶縁性繊維は布帛の柔軟性を向上する目的で伸縮性のある素材、形状を有する繊維を用いることができる。また、圧電単位中の導電性繊維が、他の圧電単位中の導電性繊維並びに圧電性繊維に接しないように配されることもある。本発明での配置順序は通常は、［導電性繊維／圧電性繊維／導電性繊維］であるので、絶縁性繊維は、［絶縁性繊維／導電性繊維／圧電性繊維／導電性繊維］ないし［絶縁性繊維／導電性繊維／圧電性繊維／導電性繊維／絶縁性繊維］として配置される。この際も、絶縁性繊維は布帛の柔軟性を向上する目的で伸縮性のある素材、形状を有する繊維を用いることができる。
　圧電単位にこのように絶縁性繊維を配置することで、圧電単位を複数組み合わせた場合でも導電性繊維が接触することがなく、トランスデューサーとしての性能を向上させることが可能である。
　このような絶縁性繊維としては、体積抵抗率が１０^６Ω・ｃｍ以上であれば用いることができ、より好ましくは１０^８Ω・ｃｍ以上、さらに好ましくは１０^１０Ω・ｃｍ以上がよい。
　絶縁性繊維として例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、塩化ビニル繊維、アラミド繊維、ポリスルホン繊維、ポリエーテル繊維、ポリウレタン繊維等を用いることができる。また、絹等の天然繊維、アセテート等の半合成繊維、レーヨン、キュプラ等の再生繊維を用いることができる。これらに限定されるものではなく、公知の絶縁性繊維を任意に用いることができる。さらに、これらの絶縁性繊維を組み合わせて用いてもよく、絶縁性を有しない繊維と組み合わせ、全体として絶縁性を有する繊維としてもよい。
　また、布帛に柔軟性を持たせる目的で、公知のあらゆる形状の繊維も用いることができる。
（圧電単位の組み合わせ形態）
　本発明のトランスデューサーは、複数の並列した圧電単位を含有する織編物であることが好ましい。このような形態であることで、圧電素子として、形状の変形自由度（フレキシブルさ）を向上させることが可能である。
　このような織編物形状は複数の圧電単位を含み、圧電素子としての機能を発揮する限り何らの限定は無い。織物形状または編物形状を得るには、通常の織機または編機により製編織すればよい。
　織物の織組織としては、平織、綾織、朱子織等の三原組織、変化組織、たて二重織、よこ二重織等の片二重組織、たてビロードなどが例示される。
　編物の種類は、丸編物（緯編物）であってもよいし経編物であってもよい。丸編物（緯編物）の組織としては、平編、ゴム編、両面編、パール編、タック編、浮き編、片畔編、レース編、添え毛編等が好ましく例示される。経編組織としては、シングルデンビー編、シングルアトラス編、ダブルコード編、ハーフトリコット編、裏毛編、ジャガード編等が例示される。層数も単層でもよいし、２層以上の多層でもよい。更には、カットパイルおよび／またはループパイルからなる立毛部と地組織部とで構成される立毛織物、立毛編み物であってもよい。
　なお、圧電単位が織り組織ないし編み組織に組み込まれて存在する場合、圧電性繊維そのものに屈曲部分が存在するが、圧電素子としての圧電性能を効率よく発現させるためには、圧電性繊維の屈曲部分が小さい方が好ましい。従って、織物と編み物とでは織物の方が好ましい。
　この場合でも、上述の通り、圧電性繊維の屈曲部分が小さい方が、圧電性能が効率よく発現することから、織組織としては平織よりは綾織りが好ましく、綾織よりもサテン織（朱子織）が好ましい。特にサテン織（朱子織）のなかでも、飛び数が３~７の範囲にあると、織組織の保持と圧電性能とを高い水準で発揮することから好ましい。
　なお、織組織は、検出したい形状変化により適宜選択される。例えば曲げを検出したい場合には、平織構造、圧電性繊維と導電性繊維が平行関係であることが好ましく、捩じりを検出したい場合には、朱子織構造、圧電性繊維と導電性繊維が直行関係であることが好ましい。
　また、圧電性繊維は帯電しやすいため、誤作動しやすくなる場合がある。このような場合には、信号を取り出そうとする圧電繊維を接地（アース）して使用することもできる。接地（アース）する方法としては信号を取り出す導電性繊維とは別に、導電性繊維を配置することが好ましい。この場合、導電性繊維の体積抵抗率としては１０^−１Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０^−２Ω・ｃｍ以下、さらに好ましくは１０^−３Ω・ｃｍ以下である。
（複数のトランスデューサー）
　また、トランスデューサーを複数並べて用いることも可能である。並べ方としても一次元的に一段で並べても、二次元的に重ねて並べても良く、さらには布状に編織して用いたり、組み紐に製紐したりしてもよい。それによって布状、紐状のトランスデューサーを実現することも可能となる。布状、紐状にするにあたっては、本発明の目的を達成する限り、トランスデューサー以外の他の繊維と組み合わせて、混繊、交織、交編等を行ってもよく、また、樹脂などに組み込んで使ってもよい。
（電気信号の出力）
　本発明のトランスデューサーは、表面への接触、圧力、形状変化を電気信号として出力することができる。
　本発明のトランスデューサーの形状の具体例としては、帽子、手袋、靴下などの着衣、サポーター、ハンカチなどが挙げられる。本発明のトランスデューサーは、これらの形状で、タッチパネル、人や動物の表面感圧センサー、関節部の曲げ、捩じり、伸縮を感知するセンサーに用いることができる。例えば人に用いる場合には、接触や動きを検出し、医療用途などの関節などの動きの情報収集、アミューズメント用途、失われた組織やロボットを動かすためのインターフェースとして用いることができる。他には、動物や人型を模したぬいぐるみやロボットの表面感圧センサー、関節部の曲げ、捩じり、伸縮を感知するセンサーとして用いることができる。他には、シーツや枕などの寝具、靴底、手袋、椅子、敷物、袋、旗などの表面感圧センサーや形状変化センサーとして用いることができる。
　さらには、本発明のセンサーは布帛状であるため、伸縮性と柔軟性があるので、あらゆる構造物の全体あるいは一部の表面に貼付あるいは被覆することにより表面感圧センサー、形状変化センサーとして用いることができる。
　なお、本発明のトランスデューサーは電気信号を出力として取り出すことができるため、この電気信号を他のデバイスを動かすための電力源あるいは蓄電するなど、発電素子として用いることもできる。具体的には、人、動物、ロボット、機械など自発的に動くものの可動部に用いることによる発電、靴底、敷物、外部から圧力を受ける構造物の表面での発電、流体中での形状変化による発電、などが挙げられる。流体中での形状変化により電気信号を発するために、流体中の帯電性物質を吸着させたり付着を抑制させたりすることも可能である。
（電気信号の入力）
　本発明のトランスデューサーは、表面への接触、圧力、形状変化、振動を電気信号により発現することができる。
　本発明のトランスデューサーの形状の具体例としては、帽子、手袋、靴下などを含む着衣、サポーター、ハンカチなどの形状が挙げられる。本発明のトランスデューサーは、これらの形状で、人や動物の表面に圧力を与えるアクチュエーター、関節部の曲げ、捩じり、伸縮をサポートするアクチュエーターに用いることができる。例えば人に用いる場合には、接触や動きや圧力を与えるアミューズメント用途や失われた組織を動かすことができる。他には、動物や人型を模したぬいぐるみやロボットの表面を膨らましたり、伸ばしたりするアクチュエーター、関節部に曲げ、捩じり、伸縮などの動きを与えるアクチュエーターとして用いることができる。他には、シーツや枕などの寝具、靴底、手袋、椅子、敷物、袋、旗などの表面を動かすアクチュエーターや、電気信号で形状変化するハンカチ、風呂敷、袋など布状のあらゆる形状のアクチュエーターとして用いることができる。
　さらには、本発明においてアクチュエーターは布帛状であるため、伸縮性と柔軟性があるので、あらゆる構造物の全体あるいは一部の表面に貼付あるいは被覆することにより表面形状を変えるアクチュエーターとして用いることができる。
　また、本発明のトランスデューサーは電気信号を入力として動くことができるため、その振動により音を発生させるスピーカーとして用いることもできる。
（圧電素子のその他の態様１）
　本発明は、以下の他の態様の圧電素子を含むトランスデューサーを包含する（図１３、実施例８）。
１．繊維に電気伝導体コーティングを施した導電性繊維、その表面に被覆された圧電性高分子、および該圧電性高分子の表面に形成された表面導電層を含む、圧電素子。
２．　圧電性高分子が、主としてポリ乳酸を含む前項１に記載の圧電素子。
３．　圧電性高分子が、主としてポリ−Ｌ−乳酸またはポリ−Ｄ−乳酸を含み、これらの光学純度は９９％以上である前項１または２記載の圧電素子。
４．　圧電性高分子が、一軸配向し、かつ結晶を含む前項２または３記載の圧電素子。
５．　導電性繊維が合成繊維に電気伝導体コーティングを施した繊維である前項１~４のいずれか一項に記載の圧電素子。
６．　圧電素子に印加された応力および／または応力の印加された位置を検出するセンサーである前項１~５のいずれか一項に記載の圧電素子。
７．　検出される圧電素子に印加された応力が、圧電素子表面への擦り力である、前項６記載の圧電素子。
（導電性繊維）
　導電性繊維の直径は１μｍ~１０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは１０μｍ~５ｍｍ、さらに好ましくは０．１ｍｍ~２ｍｍである。直径が小さいと強度が低下しハンドリングが困難となり、また、直径が大きい場合にはフレキシブル性が犠牲になる。導電性繊維の断面形状としては円または楕円であることが、圧電素子の設計および製造の観点で好ましいが、これに限定されない。圧電性高分子と導電性繊維はできるだけ密着していることが好ましいが、密着性を改良するために、導電性繊維と圧電性高分子の間にアンカー層や接着層などを設けてもよい。
　導電性繊維のベース繊維（電気伝導体コーティングを施す繊維）としては、耐久性を改善するため天然繊維、半天然繊維、合成繊維であることが好ましい。
　導電性繊維のベース繊維は、綿、麻、絹などの天然繊維、レーヨン、キュプラ、トリアセテート、ジアセテートなどの半合成繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリブチレンサクシネートなどのポリエステル系繊維およびその共重合繊維、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６、ナイロン４１０、ナイロン６１０、ナイロン１０、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６Ｔ、ナイロン８Ｔ、ナイロン１０Ｔなどのポリアミド系繊維およびその共重合繊維、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系繊維、ポリフェニレンスルファイド繊維、ポリカーボネート繊維、アラミド繊維、その他の合成繊維が例示される。またこれらの繊維のうち２種類以上の複合繊維であってもよい。ただし取扱性や耐久性の観点から合成繊維をベース繊維として用いることが好ましい。
　ベース繊維の表面にコーティングする電気伝導体は導電性を示し、本発明の効果を奏する限り、いずれを用いてもよい。
　例えば、金、銀、白金、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、パラジウム、銅、酸化インジウム錫などおよびこれらの混合物や合金などを用いることができる。なお、コーティング方法やその手段も制限されない。金属を含むペースト状のものを塗布したり、電解メッキ、化学メッキ、あるいは真空蒸着などにより電気伝導体をコーティングした繊維について本発明を広く適用することができる。
　また、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）などの導電性高分子を、電気伝導体として用いることもできる。また、これら電気伝導体は複数種類を併用することも可能である。
　導電性繊維はフィラメントがいくつか集まった束となったマルチフィラメントがあるが、これを用いてもよく、また、一本からなるモノフィラメントだけを用いるのでもよい。マルチフィラメントを利用した方が電気特性の長尺安定性の観点で好ましい。モノフィラメントの径は、好ましくは１μｍ~５０００μｍ、より好ましくは２μｍ~１００μｍ、さらに好ましくは３μｍ~１０μｍである。フィラメント数は、１０本~１０００００本が好ましく、より好ましくは１００本~５００００本、さらに好ましくは５００本~３００００本である。
（圧電性高分子）
　導電性繊維を被覆する圧電性高分子の厚みは１μｍ~５ｍｍであることが好ましく、より好ましくは５μｍ~３ｍｍ、さらに好ましくは１０μｍ~１ｍｍ、最も好ましくは２０μｍ~０．５ｍｍである。薄すぎると強度の点で問題となる場合があり、また、厚すぎると電気出力を取り出すことが困難となる場合がある。
　この圧電性高分子の導電性繊維の被覆状態であるが、導電性繊維と圧電性高分子からなる繊維の形状としては、できるだけ同心円状に近いことが、導電性繊維と表面導電層との距離を一定に保つという意味において好ましい。導電性繊維と圧電性高分子からなる繊維を形成する方法に特に限定はないが、例えば、導電性繊維を内側、圧電性高分子を外側にして、共押出して溶融紡糸したのちに延伸する方法などがある。また、導電性繊維の繊維周面上に溶融押出した圧電性高分子を被覆し被覆時に延伸応力をかけることで圧電性高分子を延伸配向させる方法を用いてもよい。さらに、中空の延伸した圧電性高分子からなる繊維をあらかじめ作成し、その中に導電性繊維を挿入する方法でもよい。
　また、導電性繊維と延伸した圧電性高分子からなる繊維を別々の工程で作成し、導電性繊維を圧電性高分子からなる繊維で巻き付けるなどして被覆する方法でもよい。
　この場合には、できるだけ同心円状に近くなるように被覆することが好ましい。また、例えば、内側の導電性繊維、圧電性高分子、表面導電層を共押出して溶融紡糸したのちに延伸する方法を用いて、３層を一度に形成してもよい。
　導電性繊維と延伸した圧電性高分子からなる繊維を別々の工程で作成する場合において、かつ、圧電性高分子としてポリ乳酸を用いた場合の好ましい紡糸、延伸条件として、溶融紡糸温度は１５０~２５０℃が好ましく、延伸温度は４０~１５０℃が好ましく、延伸倍率は１．１倍から５．０倍が好ましく、また、結晶化温度としては８０~１７０℃であることがそれぞれ好ましい。
　圧電性高分子としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリ乳酸など圧電性を示す高分子であれば利用できるが、主としてポリ乳酸からなることが好ましい。ポリ乳酸は溶融紡糸後に延伸によって容易に配向して圧電性を示し、ポリフッ化ビニリデンなどで必要となる電界配向処理が不要な点で生産性に優れている。さらに、ポリ乳酸からなる圧電性繊維はその軸方向への引張や圧縮応力では、分極が小さく、圧電素子として機能させることが困難であるが、せん断応力によっては比較的大きな電気出力が得られ、せん断応力を圧電性高分子に付与しやすい構成体を有する本発明の圧電素子においては好ましい。
　圧電性高分子の繊維を導電性繊維に巻き付けることで被覆する場合においては、圧電性高分子の繊維としては、複数のフィラメントを束ねたマルチフィラメントを用いてもよく、また、モノフィラメントを用いてもよい。
　圧電性高分子からなる繊維を導電性繊維に巻き付けて被覆する形態としては、例えば、圧電性高分子からなる繊維を編組チューブのような形態とし、導電性繊維を芯として当該チューブに挿入することで被覆してもよい。また圧電性高分子からなる繊維を製紐して、丸打組物を製造するにあたり、導電性繊維を芯糸とし、その周囲に圧電性高分子からなる繊維を用いた丸打組紐を作製することで、被覆してもよい。
　単糸径は、好ましくは１μｍ~５ｍｍ、より好ましくは５μｍ~２ｍｍ、さらに好ましくは１０μ~１ｍｍである。フィラメント数としては、１本~１０００００本が好ましく、より好ましくは５０本~５００００本、さらに好ましくは１００本~２００００本である。
　圧電性高分子は、主としてポリ乳酸を含むことが好ましい。ここでの「主として」とは、好ましくは９０モル％、より好ましくは９５モル％、さらに好ましくは９８モル％以上のことを言う。
　なお、導電性繊維としてマルチフィラメントを用いる場合、圧電性高分子は、マルチフィラメントの表面（繊維周面）の少なくとも一部が接触しているように被覆していればよく、マルチフィラメントを構成する、すべてのフィラメント表面（繊維周面）に圧電性高分子が被覆していても、また、していなくともよい。マルチフィラメントを構成する内部の各フィラメントへの被覆状態は、圧電性素子としての性能、取扱い性等を考慮して、適宜設定すればよい。
　ポリ乳酸としては、その結晶構造によって、Ｌ−乳酸、Ｌ−ラクチドを重合してなるポリ−Ｌ−乳酸が挙げられる。またＤ−乳酸、Ｄ−ラクチドを重合してなるポリ−Ｄ−乳酸が挙げられる。またポリ−Ｌ−乳酸およびポリ−Ｄ−乳酸のハイブリッド構造からなるステレオコンプレックスポリ乳酸などがある。ポリ乳酸は、圧電性を示すものであればいずれも利用できる。しかし、圧電率の高さの観点で好ましくは、ポリ−Ｌ−乳酸、ポリ−Ｄ−乳酸である。ポリ−Ｌ−乳酸、ポリ−Ｄ−乳酸はそれぞれ、同じ応力に対して分極が逆になるために、目的に応じてこれらを組み合わせて使用することも可能である。
　ポリ乳酸の光学純度は９９％以上であることが好ましく、より好ましくは９９．３％以上、さらに好ましくは９９．５％以上である。光学純度が９９％未満であると著しく圧電率が低下する場合があり、圧電素子表面への擦り力によって十分な電気出力を得ることが難しくなる場合がある。
　圧電性高分子は、主としてポリ−Ｌ−乳酸またはポリ−Ｄ−乳酸を含み、これらの光学純度は９９％以上であることが好ましい。
　圧電性高分子は一軸配向しかつ結晶を含むものであることが好ましく、より好ましくは結晶を有する一軸配向ポリ乳酸である。なぜなら、ポリ乳酸はその結晶状態および一軸配向において大きな圧電性を示すためである。
　ポリ乳酸は加水分解が比較的早いポリエステルであるから、耐湿熱性が問題となる場合においては、イソシアネート、エポキシ、カルボジイミド化合物などの加水分解防止剤を添加してもよい。また、必要に応じてリン酸系化合物などの酸化防止剤、可塑剤、光劣化防止剤などを添加して物性改良してもよい。また、ポリ乳酸は他のポリマーとのアロイとして用いてもよいが、ポリ乳酸を主たる圧電性高分子として用いるならば、少なくとも５０重量％以上含有していることが好ましく、さらに好ましくは７０重量％以上、最も好ましくは９０重量％以上である。
　アロイとする場合のポリ乳酸以外のポリマーとしては、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート共重合体、ポリメタクリレート等が好適な例として挙げられる。しかしこれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、どのようなポリマーを用いてもよい。
（表面導電層）
　表面導電層の材料としては、導電性を示すものであれば使用可能である。材料として具体的には、金、銀や銅などの金属を含むペースト状のものを塗布したもの、金、銀、銅、酸化インジウム錫などを蒸着したもの、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）、炭素繊維などの導電性高分子などを用いることができる。導電性を良好に保つ観点から、体積抵抗率としては１０^−１Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０^−２Ω・ｃｍ以下、さらに好ましくは１０^−３Ω・ｃｍ以下である。
　この表面導電層の厚みとしては、１０ｎｍ~１００μｍであることが好ましく、より好ましくは２０ｎｍ~１０μｍ、さらに好ましくは３０ｎｍ~３μｍである。薄すぎると導電性が悪くなって、電気出力が得られにくくなる場合があり、また、厚すぎるとフレキシブル性を失う場合がある。
　表面導電層としては、圧電性高分子上の全面に形成してもよく、また離散的に形成してもよい。この配置方法は目的に応じて設計することができるので、この配置に関しては特に限定はない。この表面導電層を離散的に配置し、電気出力をそれぞれの表面導電層から取り出すことで、圧電素子にかかる応力の強さと位置を検出することが可能となる。
　表面導電層の保護、すなわち、最外層である表面導電層を人の手などの接触から防ぐ目的で、何らかの保護層を設けてもよい。この保護層は絶縁性であることが好ましく、フレキシブル性などの観点から高分子からなるものがより好ましい。もちろん、この場合には保護層上を擦ることになるが、この擦りによるせん断応力が圧電性高分子まで到達し、その分極を誘起できるものであれば特に限定はない。保護層としては、高分子などのコーティングによって形成されるものに限定されず、フィルムなどあるいは、それらが組み合わされたものであってもよい。保護層としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などが好適に用いられる。
　保護層の厚みとしては出来るだけ薄い方が、せん断応力を圧電性高分子に伝えやすいが、薄すぎると破壊等の問題が発生しやすくなるため、好ましくは１０ｎｍ~２００μｍ、より好ましくは５０ｎｍ~５０μｍ、さらに好ましくは７０ｎｍ~３０μｍ、最も好ましくは１００ｎｍ~１０μｍである。
　圧電素子は１本で使用する場合もあるが、複数本を並べて用いたり、布帛状に製編織して用いたり、組み紐に製紐してもよい。それによって布帛状、紐状の圧電素子を実現することも可能となる。布帛状、紐状にするにあたっては、本発明の目的を達成する限り、圧電素子以外の他の繊維と組み合わせて、混繊、交織、交編等を行ってもよい。また、スマートフォンの筐体の樹脂などに組み込んで使ってもよい。
（圧電性素子のその他の態様２）
　本発明は、以下の他の態様の圧電素子を含むトランスデューサーを包含する（図１５、実施例９）。
１．　繊維に電気伝導体コーティングを施した導電性繊維の表面を圧電性高分子で被覆した被覆繊維を少なくとも２本含み、各被覆繊維は、互いに略平行に配置され、かつ表面の圧電性高分子が互いに接触している圧電素子。
２．　圧電性高分子が、主としてポリ乳酸を含む前項１に記載の圧電素子。
３．　圧電性高分子が、主としてポリ−Ｌ−乳酸またはポリ−Ｄ−乳酸を含み、これらの光学純度は９９％以上である前項１または２記載の圧電素子。
４．　圧電性高分子が、一軸配向しかつ結晶を含む前項１~３のいずれか一項に記載の圧電素子。
５．　導電性繊維が、合成繊維に電気伝導体コーティングを施した繊維である前項１~４のいずれか一項に記載の圧電素子。
６．　圧電素子に印加された応力の大きさおよび／または印加された位置を検出するセンサーである前項１~５のいずれか一項に記載の圧電素子。
７．　検出される圧電素子に印加された応力が、圧電素子表面への擦り力である、前項６記載の圧電素子。
（被覆繊維）
　圧電素子は、導電性繊維の表面を圧電性高分子で被覆した被覆繊維を少なくとも２本含む。
　図１５は圧電素子の１つの態様を表す構造模式図である。図１５中の、符号１は圧電性高分子、符号２は導電性繊維である。
　圧電素子の長さは特に限定はないが、製造において連続的に製造され、その後に好みの長さにカットして利用してもよい。実際の圧電素子としての利用においては、１ｍｍ~１０ｍ、好ましくは、５ｍｍ~２ｍ、より好ましくは１ｃｍ~１ｍである。長さが短いと繊維形状である利便性が失われ、また、長いと導電性繊維の抵抗値の問題等で電気出力が低下する等の問題がある。
（導電性繊維）
　導電性繊維の材料としては、耐久性を付与するために天然繊維、半天然繊維、合成繊維の表面を電気伝導体でコーティングした繊維であることが好ましい。圧電性高分子からの電気出力を効率よく取り出すため、電気抵抗は低いことが好ましい。体積抵抗率としては１０^−１Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０^−２Ω・ｃｍ以下、さらに好ましくは１０^−３Ω・ｃｍ以下である。
　導電性繊維のベース繊維（電気伝導体コーティングを施す繊維）としては、耐久性を改善するため天然繊維、半天然繊維、合成繊維であることが好ましい。
　導電性繊維のベース繊維は、綿、麻、絹などの天然繊維、レーヨン、キュプラ、トリアセテート、ジアセテートなどの半合成繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリブチレンサクシネートなどのポリエステル系繊維およびその共重合繊維、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６、ナイロン４１０、ナイロン６１０、ナイロン１０、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６Ｔ、ナイロン８Ｔ、ナイロン１０Ｔなどのポリアミド系繊維およびその共重合繊維、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系繊維、ポリフェニレンスルファイド繊維、ポリカーボネート繊維、アラミド繊維、その他の合成繊維が例示される。またこれらの繊維のうち２種類以上の複合繊維であってもよい。ただし取扱性や耐久性の観点から合成繊維をベース繊維として用いることが好ましい。
　ベース繊維の表面にコーティングする電気伝導体は導電性を示し、本発明の効果を奏する限り、いずれを用いてもよい。
　例えば、金、銀、白金、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、パラジウム、銅、酸化インジウム錫などおよびこれらの混合物や合金などを用いることができる。なお、コーティング方法やその手段も制限されない。金属を含むペースト状のものを塗布したり、電解メッキ、化学メッキ、あるいは真空蒸着などにより電気伝導体をコーティングした繊維について本発明を広く適用することができる。
　また、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）などの導電性高分子を、電気伝導体として用いることもできる。また、これら電気伝導体は複数種類を併用することも可能である。
　導電性繊維の直径は１μｍ~１０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは１０μｍ~５ｍｍ、さらに好ましくは０．１ｍｍ~２ｍｍである。直径が小さいと強度が低下しハンドリングが困難となり、また、直径が大きい場合にはフレキシブル性が犠牲になる。
　導電性繊維の断面形状としては円または楕円であることが、圧電素子の設計および製造の観点で好ましいが、これに限定されない。もちろん、導電性繊維は１本のみで使用してもよいし、複数本束ねて使用してもよい。
　導電性繊維はフィラメントがいくつか集まった束となったマルチフィラメントが普通であるが、これを用いてもよく、また、一本からなるモノフィラメントだけを用いるのでもよい。マルチフィラメントを利用した方が電気特性の長尺安定性の観点で好ましい。
　モノフィラメントの径は、好ましくは１μｍ~５０００μｍ、より好ましくは２μｍ~１００μｍ、さらに好ましくは３μｍ~１０μｍである。フィラメント数は、１０本~１０００００本が好ましく、より好ましくは１００本~５００００本、さらに好ましくは５００本~３００００本である。
（圧電性高分子）
　圧電性高分子としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリ乳酸など圧電性を示す高分子であれば利用できるが、主としてポリ乳酸を含むことが好ましい。ポリ乳酸は溶融紡糸後に延伸によって容易に配向して圧電性を示し、ポリフッ化ビニリデンなどで必要となる電界配向処理が不要な点で生産性に優れている。さらに、ポリ乳酸からなる圧電性繊維はその軸方向への引張や圧縮応力では、分極が小さく、圧電素子として機能させることが困難であるが、せん断応力によっては比較的大きな電気出力が得られ、せん断応力を圧電性高分子に付与しやすい構成体を有する本発明の圧電素子においては好ましい。
　圧電性高分子は、主としてポリ乳酸を含むことが好ましい。ここで「主として」とは、好ましくは９０モル％、より好ましくは９５モル％、さらに好ましくは９８モル％以上のことを言う。
　ポリ乳酸として、その結晶構造によって、Ｌ−乳酸、Ｌ−ラクチドを重合してなるポリ−Ｌ−乳酸が挙げられる。また、Ｄ−乳酸、Ｄ−ラクチドを重合してなるポリ−Ｄ−乳酸が挙げられる。またポリ−Ｌ−乳酸およびポリ−Ｄ−乳酸のハイブリッド構造からなるステレオコンプレックスポリ乳酸などが挙げられる。ポリ乳酸は、圧電性を示すものであればいずれも利用できる。圧電率の高さの観点で好ましくは、ポリ−Ｌ−乳酸、ポリ−Ｄ−乳酸である。ポリ−Ｌ−乳酸、ポリ−Ｄ−乳酸はそれぞれ、同じ応力に対して分極が逆になるために、目的に応じてこれらを組み合わせて使用することも可能である。
　ポリ乳酸の光学純度は９９％以上であることが好ましく、より好ましくは９９．３％以上、さらに好ましくは９９．５％以上である。光学純度が９９％未満であると著しく圧電率が低下する場合があり、圧電素子表面への擦り力によって十分な電気出力を得ることが難しくなる場合がある。圧電性高分子が、主としてポリ−Ｌ−乳酸またはポリ−Ｄ−乳酸を含み、これらの光学純度は９９％以上であることが好ましい。
　圧電性高分子は被覆繊維の繊維軸方向に一軸配向しかつ結晶を含むものであることが好ましく、より好ましくは結晶を有する一軸配向ポリ乳酸である。なぜなら、ポリ乳酸はその結晶状態および一軸配向において大きな圧電性を示すためである。
　ポリ乳酸は加水分解が比較的早いポリエステルであるから、耐湿熱性が問題となる場合においては、イソシアネート化合物、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物、カルボジイミド化合物などの加水分解防止剤を添加してもよい。また、必要に応じてリン酸系化合物などの酸化防止剤、可塑剤、光劣化防止剤などを添加して物性改良してもよい。
　また、ポリ乳酸は他のポリマーとのアロイとして用いてもよいが、ポリ乳酸を主たる圧電性高分子として用いるならば、少なくとも５０重量％以上含有していることが好ましく、さらに好ましくは７０重量％以上、最も好ましくは９０重量％以上である。
　アロイとする場合のポリ乳酸以外のポリマーとしては、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート共重合体、ポリメタクリレート等が好適な例として挙げられるが、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、どのようなポリマーを用いてもよい。
（被覆）
　各導電性繊維は、圧電性高分子で表面が被覆されている。導電性繊維を被覆する圧電性高分子の厚みは１μｍ~１０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは５μｍ~５ｍｍ、さらに好ましくは１０μｍ~３ｍｍ、最も好ましくは２０μｍ~１ｍｍである。薄すぎると強度の点で問題となる場合があり、また、厚すぎると電気出力を取り出すことが困難となる場合がある。
　圧電性高分子と導電性繊維はできるだけ密着していることが好ましい。密着性を改良するために、導電性繊維と圧電性高分子の間にアンカー層や接着層などを設けてもよい。
　被覆の方法および形状は、印加された応力に対して電気出力を出すことが出来れば特に限定されるものではない。例えば、電線を作る要領で溶融させた圧電性高分子を導電性繊維の周りに被覆させたり、導電性繊維の周りに圧電性高分子の糸を巻きつけたり、圧電性高分子フィルムで導電性繊維を挟んで接着するなどの方法が挙げられる。また、このように圧電性高分子により被覆する際に、予め、導電性繊維を三つ以上設けておいてもよい。また、導電性繊維一本のみを圧電性高分子で被覆した後に、圧電性高分子の表面を接着することによっても本発明の圧電素子を得ることができる。接着の方法も特に限定されるものではないが、接着剤の使用、溶着などが挙げられる。単に密着しているだけでもよい。
　この圧電性高分子の導電性繊維の被覆状態であるが、導電性繊維と圧電性高分子の形状としては特に限定されるものではないが、例えば、一つの導電性繊維を圧電性高分子で被覆した繊維を後から接着させる方法で本発明の圧電素子を得る場合には、できるだけ同心円状に近いことが、導電性繊維間の距離を一定に保つという意味において好ましい。
　なお、導電性繊維としてマルチフィラメントを用いる場合、圧電性高分子は、マルチフィラメントの表面（繊維周面）の少なくとも一部が接触しているように被覆していればよい。
マルチフィラメントを構成する全てのフィラメント表面（繊維周面）に圧電性高分子が被覆していてもよい。マルチフィラメントを構成する内部の各フィラメントへの被覆状態は、圧電性素子としての性能、取扱い性等を考慮して、適宜設定すればよい。圧電素子は少なくとも２本の導電性繊維を含むが、導電性繊維は２本に限定されず、より多くてもよい。
（平行）
　各導電性繊維は、互いに略平行に配置される。導電性繊維間の距離は、１μｍ~１０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは５μｍ~５ｍｍ、さらに好ましくは１０μｍ~３ｍｍ、最も好ましくは２０μｍ~１ｍｍである。近すぎると強度の点で問題となる場合があり、離れすぎると電気出力を取り出すことが困難となる場合がある。ここで、「互いに略平行に配置」とは、複数の導電性繊維が互いに接触しないように配置することを意味し、導電性繊維の繊維長によって、許容されるずれ角は異なる。
（接触）
　各被覆繊維は、表面の圧電性高分子同士が互いに接触している。導電性繊維を芯とし、圧電性高分子を被覆層とする被覆繊維が、表面の被覆層において互いに接触している態様がある。また平行に並べた複数の導電性繊維を２枚の圧電性高分子フィルムではさんで被覆した態様もある。
（製造方法（ｉ））
　圧電素子は、１本の導電性繊維の表面を圧電性高分子で被覆した被覆繊維を少なくとも二つ接着して製造することができる。この方法として以下の方法が挙げられる。
（ｉ−１）導電性繊維を内側、圧電性高分子を外側にして、共押出して溶融紡糸したのちに延伸する方法などがある。
（ｉｉ−２）また、導電性繊維上に溶融押出した圧電性高分子を被覆し、被覆時に延伸応力をかけることで圧電性高分子を延伸配向させる方法を用いてもよい。
（ｉｉｉ−３）また、中空の延伸した圧電性高分子からなる繊維をあらかじめ作製し、その中に導電性繊維を挿入する方法でもよい。
（ｉｖ−４）また、導電性繊維と延伸した圧電性高分子からなる繊維を別々の工程で作製し、導電性繊維に圧電性高分子からなる繊維で巻き付けるなどして被覆する方法でもよい。この場合には、できるだけ同心円状に近くなるように被覆することが好ましい。
　この場合、圧電性高分子としてポリ乳酸を用いる場合の好ましい紡糸、延伸条件として、溶融紡糸温度は１５０~２５０℃が好ましく、延伸温度は４０~１５０℃が好ましく、延伸倍率は１．１倍から５．０倍が好ましく、また、結晶化温度としては８０~１７０℃であることがそれぞれ好ましい。
　巻き付ける圧電性高分子の繊維としては、複数のフィラメントを束ねたマルチフィラメントを用いてもよく、また、モノフィラメントを用いてもよい。
　巻き付けて被覆する形態としては、例えば、圧電性高分子からなる繊維を編組チューブのような形態とし、導電性繊維を芯として当該チューブに挿入することで被覆してもよい。また圧電性高分子からなる繊維を製紐して、丸打組物を製造するにあたり、導電性繊維を芯糸とし、その周囲に圧電性高分子からなる繊維を用いた丸打組紐を作製することで、被覆してもよい。圧電性高分子からなる繊維の単糸径は、好ましくは１μｍ~５ｍｍ、より好ましくは５μｍ~２ｍｍ、さらに好ましくは１０μ~１ｍｍである。フィラメント数としては、１本~１０００００本が好ましく、より好ましくは５０本~５００００本、さらに好ましくは１００本~２００００本である。
　以上のような方法で製造した、導電性繊維の表面を圧電性高分子で被覆した被覆繊維を複数接着することにより本発明の圧電素子を得ることができる。
（製造方法（ｉｉ））
　また、平行に並べた複数の導電性繊維を圧電性高分子で被覆することによっても圧電素子を得ることができる。例えば、平行に並べた複数の導電性繊維を、二枚の圧電性高分子のフィルムにより挟むことによって圧電素子を得ることができる。また、この圧電素子を短冊状にカットすることによりフレキシブル性に優れた圧電素子を得ることができる。
（保護層）
　圧電素子の最表面には保護層を設けてもよい。この保護層は絶縁性であることが好ましく、フレキシブル性などの観点から高分子からなるものがより好ましい。もちろん、この場合には保護層上を擦ることになるが、この擦りによるせん断応力が圧電性高分子まで到達し、その分極を誘起できるものであれば特に限定はない。保護層としては、高分子などのコーティングによって形成されるものに限定されず、フィルムなどあるいは、それらが組み合わされたものであってもよい。保護層としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などが好適に用いられる。
　保護層の厚みとしては出来るだけ薄い方が、せん断応力を圧電性高分子に伝えやすいが、薄すぎると保護層自体が破壊される等の問題が発生しやすくなる。そのため保護層の厚みは、好ましくは１０ｎｍ~２００μｍ、より好ましくは５０ｎｍ~５０μｍ、さらに好ましくは７０ｎｍ~３０μｍ、最も好ましくは１００ｎｍ~１０μｍである。この保護層により圧電素子の形状を形成することもできる。
（複数の圧電素子）
　また、圧電素子を複数並べて用いることも可能である。並べ方としても一次元的に一段で並べても、二次元的に重ねて並べても良く、さらには布状に編織して用いたり、組み紐に製紐したりしてもよい。それによって布状、紐状の圧電素子を実現することも可能となる。布状、紐状にするにあたっては、本発明の目的を達成する限り、圧電素子以外の他の繊維と組み合わせて、混繊、交織、交編等を行ってもよく、また、スマートフォンの筐体の樹脂などに組み込んで使ってもよい。このように圧電素子を複数本並べて使用する際においては、圧電素子は表面に電極を有さないため、その並べ方、編み方が広範に選択することができるという利点がある。
（圧電素子の適用技術）
　圧電素子はいずれの態様であっても、圧電素子表面を擦るなどして、印加された応力の大きさおよび／または印加された位置を検出するセンサーとして利用することができる。なお圧電素子は、擦る以外の押圧力などによっても圧電性高分子にせん断応力が与えられるならば、電気出力を取り出すことはもちろん可能である。
　ここで、「印加される応力」とは本発明の目的にも記載した通り、指の表面で擦る程度の応力を意味しており、この、指の表面で擦る程度の応力の目安としては、おおよそ１~１００Ｐａである。もちろん、これ以上であっても印加された応力およびその印加位置を検出することが可能であることはいうまでもない。
　指などで入力する場合には、１ｇｆ以上５０ｇｆ以下（１０ｍｍＮ以上５００ｍｍＮ以下）の荷重であっても動作することが好ましく、さらに好ましくは１ｇｆ以上１０ｇｆ以下（１０ｍｍＮ以上１００ｍｍＮ以下）の荷重で動作することが好ましい。もちろん、５０ｇｆ（５００ｍｍＮ）を超える荷重であっても動作することは、上述の通りである。
　また圧電素子はいずれの態様であっても、電気信号を印加することでアクチュエーターとして用いることができる。そのため圧電素子は、布帛状のアクチュエーターとして用いることができる。アクチュエーターは、印加する電気信号を制御することで、布帛表面の一部に凸部や凹部を形成することや、布帛全体を巻き形状とすることが可能である。本発明のアクチュエーターは、物品を把持することができる。また、人体（腕、足、腰等）に巻きつける形状に変化させて、サポーター等として機能させることが可能である。

　以下、本発明を実施例によりさらに具体的に記載する。本発明はこれによって何らの限定を受けるものではない。
実施例１
（ポリ乳酸の製造）
　実施例１において用いたポリ乳酸は以下の方法で製造した。
　Ｌ−ラクチド（（株）武蔵野化学研究所製、光学純度１００％）１００重量部に対し、オクチル酸スズを０．００５重量部加え、窒素雰囲気下、撹拌翼のついた反応機にて１８０℃で２時間反応させ、オクチル酸スズに対し１．２倍当量のリン酸を添加しその後、１３．３Ｐａで残存するラクチドを減圧除去し、チップ化し、ポリ−Ｌ−乳酸（ＰＬＬＡ１）を得た。得られたＰＬＬＡ１の重量平均分子量は１５．２万、ガラス転移点（Ｔｇ）は５５℃、融点は１７５℃であった。
（圧電性繊維）
　２４０℃にて溶融させたＰＬＬＡ１を２４ホールのキャップから２０ｇ／ｍｉｎで吐出し、８８７ｍ／ｍｉｎにて引き取った。この未延伸マルチフィラメント糸を８０℃、２．３倍に延伸し、１００℃で熱固定処理することにより８４ｄＴｅｘ／２４ｆｉｌａｍｅｎｔのマルチフィラメント一軸延伸糸１を得た。このマルチフィラメント一軸延伸糸１を８束まとめて、圧電性繊維１とした。
（導電性繊維）
　東邦テナックス（株）製の炭素繊維マルチフィラメントである品名『ＨＴＳ４０　３Ｋ』を導電性繊維１として用いた。当該導電性繊維１は直径７．０μｍのフィラメント３０００本を１束としたマルチフィラメントであり、体積抵抗率は１．６×１０^−３Ω・ｃｍであった。
（絶縁性繊維）
　２８０℃にて溶融させたポリエチレンテレフタレートを４８ホールのキャップから４５ｇ／ｍｉｎで吐出し、８００ｍ／ｍｉｎにて引き取った。この未延伸糸を８０℃、２．５倍に延伸し、１８０℃で熱固定処理することによりすることにより１６７ｄＴｅｘ／４８フィラメントのマルチフィラメント延伸糸を得た。このマルチフィラメント延伸糸を４束まとめて、絶縁性繊維１とした。
　図１に示すように経糸に絶縁性繊維１を配し、緯糸に圧電性繊維１、導電性繊維１を交互に配した平織物１を作製した。図２に示すように経糸に圧電性繊維１と絶縁性繊維１とを交互に配し、緯糸に導電性繊維１と絶縁性繊維１を交互に配した朱子織物１を作製した。
　上記した平織物１および朱子織物１を図３に示すように袖に縫い付けた。
　それぞれの織物中の圧電性繊維を挟む一対の導電性繊維を信号線としてオシロスコープ（横河電機（株）製デジタルオシロスコープＤＬ６０００シリーズ商品名『ＤＬ６０００』）に接続した。当該信号線を繋いだ状態で腕を曲げたり捩じったりしたところ、図４~７に示すような電圧信号が得られ、曲げと捩じりの方向により、それぞれ独立に逆の信号を得ることができ、非常に柔軟性のある布帛状の関節センサーを得ることができた。
実施例２
（ポリ乳酸の製造）
　実施例２において用いたポリ乳酸は以下の方法で製造した。
　Ｌ−ラクチド（（株）武蔵野化学研究所製、光学純度１００％）１００重量部に対し、オクチル酸スズを０．００５重量部加え、窒素雰囲気下、撹拌翼のついた反応機にて１８０℃で２時間反応させ、オクチル酸スズに対し１．２倍当量のリン酸を添加しその後、１３．３Ｐａで残存するラクチドを減圧除去し、チップ化し、ポリ−Ｌ−乳酸（ＰＬＬＡ１）を得た。得られたＰＬＬＡ１の重量平均分子量は１５．２万、ガラス転移点（Ｔｇ）は５５℃、融点は１７５℃であった。
（圧電性繊維）
　２４０℃にて溶融させたＰＬＬＡ１を２４ホールのキャップから２０ｇ／ｍｉｎで吐出し、８８７ｍ／ｍｉｎにて引き取った。この未延伸マルチフィラメント糸を８０℃、２．３倍に延伸し、１００℃で熱固定処理することにより８４ｄＴｅｘ／２４ｆｉｌａｍｅｎｔのマルチフィラメント一軸延伸糸１を得た。このマルチフィラメント一軸延伸糸１を８束まとめて、圧電性繊維１とした。
（導電性繊維）
　東邦テナックス（株）製の炭素繊維マルチフィラメントである品名『ＨＴＳ４０　３Ｋ』を導電性繊維１として用いた。当該導電性繊維１は直径７．０μｍのフィラメント３０００本を１束としたマルチフィラメントであり、体積抵抗率は１．６×１０^−３Ω・ｃｍであった。
（絶縁性繊維）
　２８０℃にて溶融させたポリエチレンテレフタレートを４８ホールのキャップから４５ｇ／ｍｉｎで吐出し、８００ｍ／ｍｉｎにて引き取った。この未延伸糸を８０℃、２．５倍に延伸し、１８０℃で熱固定処理することによりすることにより１６７ｄＴｅｘ／４８フィラメントのマルチフィラメント延伸糸を得た。このマルチフィラメント延伸糸を４束まとめて、絶縁性繊維１とした。
　図８に示すように経糸に絶縁性繊維１を配し、緯糸に圧電性繊維１、導電性繊維１を交互に配した平織物１を作製した。この平織物を経糸方向１０ｍｍ、緯糸方向１００ｍｍに切り出し、圧電性繊維を挟む一対の導電性繊維に５．８Ｈｚ、５ｋＶの電圧を印加したところ、平織物１が５００μｍ屈曲し、アクチュエーターとして機能することを確認した。
実施例３~６
（ポリ乳酸の製造）
　実施例３~６において用いたポリ乳酸は以下の方法で製造した。
　Ｌ−ラクチド（（株）武蔵野化学研究所製、光学純度１００％）１００重量部に対し、オクチル酸スズを０．００５重量部加え、窒素雰囲気下、撹拌翼のついた反応機にて１８０℃で２時間反応させ、オクチル酸スズに対し１．２倍当量のリン酸を添加しその後、１３．３Ｐａで残存するラクチドを減圧除去し、チップ化し、ポリ−Ｌ−乳酸（ＰＬＬＡ１）を得た。得られたＰＬＬＡ１の重量平均分子量は１５万、ガラス転移点（Ｔｇ）は５５℃、融点は１７５℃であった。
（圧電素子の評価）
　実施例３~６において圧電素子は以下のように評価した。
　圧電素子に、変形を加えることで圧電特性を評価した。評価システムを図２に示す。電圧評価は横河電機（株）製のデジタルオシロスコープＤＬ６０００シリーズ商品名『ＤＬ６０００』を用いた。
　実施例３~６において用いた圧電性繊維、導電性繊維、絶縁性繊維は以下の方法で製造した。
（圧電性繊維）
　２４０℃にて溶融させたＰＬＬＡ１を２４ホールのキャップから２０ｇ／ｍｉｎで吐出し、８８７ｍ／ｍｉｎにて引き取った。この未延伸マルチフィラメント糸を８０℃、２．３倍に延伸し、１００℃で熱固定処理することにより８４ｄＴｅｘ／２４ｆｉｌａｍｅｎｔのマルチフィラメント一軸延伸糸１を得た。このマルチフィラメント一軸延伸糸１を８束まとめて、圧電性繊維１とした。
（導電性繊維）
　導電性繊維として帝人（株）製の銅蒸着アラミド繊維を用い、この繊維に対して、樹脂温度２００℃にて溶融させたＰＬＬＡ１を同心円状に被覆させ、直ちに空気中にて冷却し、長さ１０ｍの被覆繊維１を得た。
　ここで、被覆繊維１における銅蒸着アラミド繊維が本発明における導電性繊維であるが、当該銅蒸着アラミド繊維の体積抵抗率は１．０×１０^−２Ω・ｃｍであった。また、この導電性繊維の直径は０．６ｍｍ、被覆されたＰＬＬＡ１層の厚みは０．３ｍｍであった（被覆繊維１の直径は１．２ｍｍ）。
（絶縁性繊維）
　２８０℃にて溶融させたＰＥＴ１を４８ホールのキャップから４５ｇ／ｍｉｎで吐出し、８００ｍ／ｍｉｎにて引き取った。この未延伸糸を８０℃、２．５倍に延伸し、１８０℃で熱固定処理することによりすることにより１６７ｄＴｅｘ／４８フィラメントのマルチフィラメント延伸糸を得た。このマルチフィラメント延伸糸を４束まとめて、絶縁性繊維１とした。
実施例３
　図９に示すように経糸に絶縁性繊維１を配し、緯糸に圧電性繊維１、導電性繊維１を交互に配した平織物を作製した。この平織物のうち圧電性繊維を挟む一対の導電性繊維を信号線としてオシロスコープに接続し、他の導電性繊維はアースに接続した。当該信号線を繋いだ導電性繊維に挟まれた圧電性繊維を指で擦るもしくは繊維を折り曲げることにより、０．０２~０．０３Ｖ程度の電圧信号が得られた。圧電素子（センサー）として機能を発揮することを確認した。また、耐久性評価の結果、２，０００回折りたたみテスト後も圧電性能は９０％以上維持された。
実施例４
　図１０に示すように経糸に圧電性繊維１と絶縁性繊維１とを交互に配し、緯糸に導電性繊維１と絶縁性繊維１を交互に配した平織物を作製した。この織物のうち２０ｍｍ離れた一対の導電性繊維を信号線としてオシロスコープに接続し、他の導電性繊維はアースに接続した。この織物の信号線を繋いだ導電性繊維に挟まれた圧電性繊維を指で擦ることにより０．０１Ｖ程度の電圧信号が得られた。圧電素子（センサー）として機能を発揮することを確認した。また、耐久性評価の結果、２，０００回折りたたみテスト後も圧電性能は９０％以上維持された。
実施例５
　図１１に示すように経糸に絶縁性繊維１を配し、緯糸に圧電性繊維１、導電性繊維１を交互に配した平織物を作製した。この織物の両端近くの圧電性繊維を挟む一対の導電性繊維を信号線として電圧源に接続し、電圧を印加したところ、織物全体にねじれが生じた。圧電素子（アクチュエーター）として機能を発揮することを確認した。また、耐久性評価の結果、２，０００回折りたたみテスト後もこの機能は発現した。
実施例６
　図１２に示すように経糸に絶縁繊維１を配し、緯糸に絶縁性繊維１、導電性繊維１、圧電性繊維１、導電性繊維１の順に配してサテン（朱子）織物を作製した。この織物のうち圧電性繊維をはさむ一対の導電性繊維を信号線としてオシロスコープに接続し、織物に捩じりの変形を加えたところ、０．０１Ｖ程度の電圧信号が得られた。圧電素子（センサー）として機能を発揮することを確認した。また、耐久性評価の結果、２，０００回折りたたみテスト後も圧電性能は９０％以上維持された。
実施例７
　帝人（株）製の銅蒸着アラミド繊維を芯として、実施例３で作製したマルチフィラメント一軸延伸糸１を丸打組物として組紐を４本作製した。
　この４本の組紐を、ジクロロメタンを用いて、マルチフィラメント一軸延伸糸の繊維周面を溶解させることで溶着し圧電素子を得た。
　この圧電素子を、図１４に示すような構成で圧電特性の評価を行った。この圧電素子の表面を擦ることにより５Ｖと非常に大きな電圧が得られることがわかり、圧電素子（センサー）としての機能を発揮することを確認した。また、耐久性評価の結果、２，０００回折りたたみテスト後も圧電性能は９０％以上維持された。
実施例８
（ポリ乳酸の製造）
　Ｌ−ラクチド（（株）武蔵野化学研究所製、光学純度１００％）１００重量部に対し、オクチル酸スズを０．００５重量部加え、窒素雰囲気下、撹拌翼のついた反応機にて１８０℃で２時間反応させ、オクチル酸スズに対し１．２倍当量のリン酸を添加しその後、１３．３Ｐａで残存するラクチドを減圧除去し、チップ化し、ポリ−Ｌ−乳酸（ＰＬＬＡ１）を得た。得られたＰＬＬＡ１の重量平均分子量は１５．２万、ガラス転移点（Ｔｇ）は５５℃、融点は１７５℃であった。
（圧電素子の評価）
　実施例８において圧電素子は以下のように評価した。
　圧電素子の長手方向に平行に、表面導電層（金蒸着面）表面に指を接触させて約０．５ｍ／ｓの速度で擦ることで圧電特性を評価した（荷重は５０ｇｆ（５００ｍｍＮ）以下で全実施例、比較例を通じ略同一になるように設定）。実施例の評価システムを図１４に示す。電圧評価は横河電機（株）製のデジタルオシロスコープＤＬ６０００シリーズ商品名『ＤＬ６０００』を用い、その検出電圧を測定した。
（耐久性評価）
　それぞれの圧電素子を、導電性繊維に垂直な方向に折りたたんだ。これを連続して２，０００回繰り返し、再度、圧電素子の評価を行った。
（圧電素子の製造）
　導電性繊維として帝人（株）製の銅蒸着アラミド繊維を用い、この繊維に対して、樹脂温度２００℃にて溶融させたＰＬＬＡ１を同心円状に被覆させ、直ちに空気中にて冷却し、長さ１０ｍの被覆繊維１を得た。
　ここで、被覆繊維１における銅蒸着アラミド繊維が本発明における導電性繊維であるが、当該銅蒸着アラミド繊維の体積抵抗率は１．０×１０^−２Ω・ｃｍであった。また、この導電性繊維の直径は０．６ｍｍ、被覆されたＰＬＬＡ１層の厚みは０．３ｍｍであった（被覆繊維１の直径は１．２ｍｍ）。
　次に、この被覆繊維１を繊維長１２ｃｍに切断し、内側の導電性繊維のみ両端を１ｃｍずつ除去し、内側の導電性繊維の長さが１０ｃｍ、外側のＰＬＬＡ１層の長さが１２ｃｍの被覆繊維２を作成した。次にこの被覆繊維２を温度８０℃に設定された引張試験機に入れ、被覆繊維２両端のＰＬＬＡ１層のみからなる部分（端部の１ｃｍ）をそれぞれニップにて把持し、外側のＰＬＬＡ１層のみを一軸延伸した。延伸速度は２００ｍｍ／ｍｉｎとし、延伸倍率３倍に延伸した。その後、さらに、ニップにて把持したまま、温度を１４０℃まで上昇させ５分間加熱処理を行い、結晶化後、急冷して当該被覆繊維２を引張試験機から取り出した。
　得られた被覆繊維２は２層の同心円状の構成であり、直径は０．８ｍｍ、被覆されたＰＬＬＡ１層の厚みは０．１ｍｍであった。さらに、この被覆繊維表面の約半分に金を約１００ｎｍの厚みとなるように蒸着法によりコーティングし本発明の圧電素子を得た。この金の表面導電層の体積抵抗率は１．０×１０^−４Ω・ｃｍであった。
　この圧電素子の概略図を図１３に記す。同様な方法でこの圧電素子を４本作成し、これらを図１４に示すように平行に並べて圧電特性の評価を行った。
　圧電素子の評価の結果、３Ｖ以上の電圧と非常に大きな電圧が表面を擦るだけで得られることがわかった。圧電素子（センサー）としての機能を発揮することを確認した。また、耐久性評価の結果、２，０００回折りたたみテスト後も圧電性能は９０％以上維持された。
実施例９
（ポリ乳酸の製造）
　Ｌ−ラクチド（（株）武蔵野化学研究所製、光学純度１００％）１００重量部に対し、オクチル酸スズを０．００５重量部加え、窒素雰囲気下、撹拌翼のついた反応機にて１８０℃で２時間反応させ、オクチル酸スズに対し１．２倍当量のリン酸を添加しその後、１３．３Ｐａで残存するラクチドを減圧除去し、チップ化し、ポリ−Ｌ−乳酸（ＰＬＬＡ１）を得た。得られたＰＬＬＡ１の重量平均分子量は１５．２万、ガラス転移点（Ｔｇ）は５５℃、融点は１７５℃であった。
（圧電素子の評価）
　実施例９において圧電素子は以下のように評価した。
　圧電素子の長手方向に平行に、指を接触させて約０．５ｍ／ｓの速度で擦ることで圧電特性を評価した。実施例９における評価システムを図１６に示す。電圧評価は横河電機（株）製のデジタルオシロスコープＤＬ６０００シリーズ商品名『ＤＬ６０００』を用いた。
（圧電素子の製造）
　導電性繊維として帝人（株）製の銅蒸着アラミド繊維を用い、この繊維に対して、樹脂温度２００℃にて溶融させたＰＬＬＡ１を同心円状に被覆させ、直ちに空気中にて冷却し、長さ１０ｍの被覆繊維１を得た。
　ここで、被覆繊維１における銅蒸着アラミド繊維が本発明における導電性繊維であるが、当該銅蒸着アラミド繊維の体積抵抗率は１．０×１０^−２Ω・ｃｍであった。また、この導電性繊維の直径は０．６ｍｍ、被覆されたＰＬＬＡ１層の厚みは０．３ｍｍであった（被覆繊維１の直径は１．２ｍｍ）。
　次に、この被覆繊維１を繊維長１２ｃｍに切断し、内側の導電性繊維のみ両端を１ｃｍずつ除去し、内側の導電性繊維の長さが１０ｃｍ、外側のＰＬＬＡ１層の長さが１２ｃｍの被覆繊維２を作製した。次にこの被覆繊維２を温度８０℃に設定された引張試験機に入れ、被覆繊維２両端のＰＬＬＡ１層のみからなる部分（端部の１ｃｍ）をそれぞれニップにて把持し、外側のＰＬＬＡ１層のみを一軸延伸した。延伸速度は２００ｍｍ／ｍｉｎとし、延伸倍率３倍に延伸した。その後、さらに、ニップにて把持したまま、温度を１４０℃まで上昇させ５分間加熱処理を行い、結晶化後、急冷して当該被覆繊維２を引張試験機から取り出した。
　得られた被覆繊維２は２層の同心円状の構成であり、直径は０．９ｍｍ、被覆されたＰＬＬＡ１層の厚みは０．１５ｍｍであった。さらに、この被覆繊維２を２本溶着させ、表面の圧電性高分子の端の部分を除去し、導電性繊維を剥き出しにし、図１５に示すような圧電素子を得た。
　この圧電素子を図１６に示すような構成で圧電特性の評価を行った。圧電素子の評価の結果、約６Ｖと非常に大きな電圧が表面を擦るだけで得られることがわかった。圧電素子（センサー）としての機能を発揮することを確認した。また、耐久性評価の結果、２，０００回折りたたみテスト後も圧電性能は９０％以上維持された。
発明の効果
（電気信号を出力とするトランスデューサー）
　本発明の電気信号を出力とするトランスデューサーは、通常の繊維材料を用いて、かつ従前の織編物構造を採用することで作製することができる。トランスデューサーは、柔軟性を有する布帛状とすることができる。トランスデューサーは、ハンカチのような折り畳み可能な布帛状、さらには着衣状など布帛で実現できるあらゆる形状とすることが可能である。トランスデューサーは、布帛状のセンサーや発電素子として用いることができる。
（電気信号を入力とするトランスデューサー）
　本発明の電気信号を入力とするトランスデューサーは、通常の繊維材料を用いて、かつ従前の織編物構造を採用することで作製することができる。トランスデューサーは、柔軟性を有する布帛状とすることができる。トランスデューサーは、ハンカチのような折り畳み可能な布帛状、さらには着衣状など布帛で実現できるあらゆる形状とすることが可能である。トランスデューサーは、電気信号を印加すると形状が変化するので、アクチュエーターとしても利用することができる。

（電気信号を出力とするトランスデューサー）
　本発明の電気信号を出力とするトランスデューサーは、布帛状のセンサーや発電素子として用いることができる。
　センサーの具体的な例としては、帽子、手袋、靴下などを含む着衣、サポーター、ハンカチ状などの形状をした、タッチパネル、人や動物の表面感圧センサー、関節部の曲げ、捩じり、伸縮を感知するセンサーが挙げられる。
　例えば人に用いる場合には、接触や動きを検出し、医療用途などの関節などの動きの情報を収集するセンサーとして用いることができる。またアミューズメント用途、失われた組織やロボットを動かすためのインターフェースとして用いることができる。他には、動物や人型を模したぬいぐるみやロボットの表面感圧センサー、関節部の曲げ、捩じり、伸縮を感知するセンサーとして用いることができる。
　他には、シーツや枕などの寝具、靴底、手袋、椅子、敷物、袋、旗などの表面感圧センサーや形状変化センサーとして用いることができる。
　さらには、本発明のセンサーは布帛状であるため、伸縮性と柔軟性があるので、あらゆる構造物の全体あるいは一部の表面に貼付あるいは被覆することにより表面感圧センサー、形状変化センサーとして用いることができる。
　本発明のトランスデューサーは、電気信号を出力として取り出すことができるため、この電気信号を他のデバイスを動かすための電力源あるいは蓄電するなど、発電素子として用いることもできる。具体的には、人、動物、ロボット、機械など自発的に動くものの可動部に用いることによる発電、靴底、敷物、外部から圧力を受ける構造物の表面での発電、流体中での形状変化による発電などが挙げられる。流体中での形状変化により電気信号を発するために、流体中の帯電性物質を吸着させたり付着を抑制させたりすることも可能である。
（電気信号を入力とするトランスデューサー）
　本発明の電気信号を入力とするトランスデューサーは、電気信号を印加すると形状が変化するので、アクチュエーターとしても利用することができる。
　例えば、布帛状としたトランスデューサーに電気信号を印加して、布帛表面に載置した対象物を移動させたり、対象物を包んだり、圧縮したり、振動させることができる。
　またトランスデューサーを構成する各圧電素子へ印可する電気信号を制御することによりさまざまな形状を表現することが可能である。さらには、布帛自体が振動することによりスピーカーとして機能させることも可能である。
　具体的な例としては、帽子、手袋、靴下などを含む着衣、サポーター、ハンカチ状などの形状をした、人や動物や物の表面に圧力を与えるアクチュエーターとして用いることができる。また、関節部の曲げ、捩じり、伸縮をサポートするアクチュエーターとして用いることができる。例えば人に用いる場合には、接触や動きや圧力を与えるアミューズメント用途や失われた組織を動かすことができる。他には、動物や人型を模したぬいぐるみやロボットの表面を膨らませたり、伸ばしたりするアクチュエーター、関節部に曲げ、捩じり、伸縮などの動きを与えるアクチュエーターとして用いることができる。
　他には、シーツや枕などの寝具、靴底、手袋、椅子、敷物、袋、旗などの表面を動かすアクチュエーターや、電気信号で形状変化するハンカチ、風呂敷、袋など布状のあらゆる形状のアクチュエーターとして用いることができる。
　さらには、本発明のトランスデューサーは布帛状であるため、伸縮性と柔軟性があるので、あらゆる構造物の全体あるいは一部の表面に貼付あるいは被覆することにより表面形状を変えるアクチュエーターとして用いることができる。
　なお、本発明のトランスデューサーは電気信号を入力として動くことができるため、その振動により音を発生させるスピーカーとして用いることもできる。

Claims (14)

1. 　２本の導電性繊維および１本の圧電性繊維を含み、これらが略同一平面上に、導電性繊維、圧電性繊維、導電性繊維の順序に配置されている圧電単位を含む、電気信号を出力または入力とするトランスデューサー。
2. 　圧電単位は絶縁性繊維を含み、該絶縁性繊維は、圧電単位中の導電性繊維が、他の圧電単位中の導電性繊維、あるいは導電性繊維と圧電性繊維に接しないように配置されている請求項１記載のトランスデューサー。
3. 　圧電性繊維が、主としてポリ乳酸を含む請求項１に記載のトランスデューサー。
4. 　圧電性繊維が、主としてポリ−Ｌ−乳酸またはポリ−Ｄ−乳酸を含み、これらの光学純度は９９％以上である請求項１記載のトランスデューサー。
5. 　圧電性繊維が一軸配向し且つ結晶を含む請求項１記載のトランスデューサー。
6. 　導電性繊維が（ｉ）炭素繊維または（ｉｉ）合成繊維に電気伝導体をコーティングした繊維である請求項１記載のトランスデューサー。
7. 　導電性繊維に対し法線方向に折りたたみ、これを２，０００回繰り返したあとの検出電圧が折りたたみ前の９０％以上である請求項１記載のトランスデューサー。
8. 　複数の圧電単位を含有する織編物である請求項１記載のトランスデューサー。
9. 　複数の圧電単位を含有する織物であって、その織組織が平織、綾織、サテン織またはそれらの複合組織である請求項８記載のトランスデューサー。
10. 　織編物を複数組み合わせて用いる請求項８記載のトランスデューサー。
11. 　請求項１~１０のいずれか一項に記載のトランスデューサーを用いたセンサー。
12. 　請求項１~１０のいずれか一項に記載のトランスデューサーを用いた発電素子。
13. 　請求項１~１０のいずれか一項に記載のトランスデューサーを用いたアクチュエーター。
14. 　請求項１~１０のいずれか一項に記載のトランスデューサーを用いたスピーカー。

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