WO2019031414A1 - センサモジュール及びこれを備えた圧力分布センサ - Google Patents

センサモジュール及びこれを備えた圧力分布センサ Download PDF

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WO2019031414A1
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WO
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piezoelectric
holding member
piezoelectric body
pressure receiving
sensor module
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PCT/JP2018/029265
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English (en)
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Inventor
克己 大西
一洋 谷本
吉田　光伸
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三井化学株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/18—Measuring force or stress, in general using properties of piezo-resistive materials, i.e. materials of which the ohmic resistance varies according to changes in magnitude or direction of force applied to the material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes

Definitions

  • the present invention relates to a sensor module and a pressure distribution sensor provided with the same.
  • a piezoelectric cable which is composed of a center conductor, a piezoelectric material layer, an outer conductor, and an outer jacket coaxially arranged in order from the center to the outside (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • the piezoelectric cable itself is a pressure detection device.
  • pressure sensing devices have also been manufactured that incorporate a piezoelectric cable as a sensor.
  • Patent Document 3 discloses a bed apparatus capable of detecting a human body in which a piezoelectric cable disposed in a wave shape is incorporated in a mattress.
  • Patent Document 4 discloses an intrusion alarm device in which a piezoelectric cable disposed in a wave shape is incorporated inside a sensor mat having a waterproof and dustproof structure made of urethane rubber.
  • Patent Document 1 JP-A-10-132669
  • Patent Document 2 JP-A-2010-071840
  • Patent Document 3 JP-A-2005-351781
  • Patent Document 4 JP-A-2008-146528
  • the piezoelectric cable is disposed in a wave form with respect to the pressing surface.
  • disposing the piezoelectric cable in a corrugated form with respect to the pressing surface causes a problem of a complicated structure and an increase in manufacturing cost.
  • An object of one aspect of the present invention is a sensor module capable of securing a detection range and improving detection sensitivity while having a simple structure using a piezoelectric substrate when detecting pressure. It is providing the body pressure distribution sensor provided.
  • ⁇ 1> a holding member made of an elastic body, A pressure receiving surface that receives pressure in the holding member; An adjacent surface adjacent to the pressure receiving surface is deformed in response to the pressure received by the pressure receiving surface in the holding member.
  • Sensor module equipped with ⁇ 2> The sensor module according to ⁇ 1>, wherein the piezoelectric base material is provided so as to surround the holding member around the pressure receiving direction of the pressure on the adjacent surface.
  • ⁇ 3> a holding member made of an elastic body, A pressure receiving portion that receives pressure in the holding member; In the holding member, a cross section which is deformed corresponding to the pressure received by the pressure receiving portion and intersects the pressure receiving direction of the pressure; An elongated piezoelectric substrate disposed along the outer edge of the intersecting surface; Sensor module equipped with ⁇ 4> The sensor module according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the holding member has a deformation amount per unit load when a load is applied in a range of 0.01 mm to 1.0 mm.
  • the piezoelectric base material includes an elongated conductor, and an elongated piezoelectric body spirally wound in one direction with respect to the conductor,
  • the piezoelectric body is a helical chiral polymer (A) having optical activity.
  • the helical chiral polymer (A) is polylactic acid.
  • a string-like elastic material is connected to the tip of the piezoelectric substrate, and the elastic material is disposed on the holding member together with the piezoelectric substrate.
  • Sensor module as described.
  • a pressure distribution sensor in which a plurality of sensor modules according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9> are arranged in a grid.
  • FIG. 7 is a perspective view of a sensor module of Comparative Example 1
  • FIG. 16 is a perspective view of a sensor module of Comparative Example 2;
  • a numerical range represented using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as the lower limit value and the upper limit value.
  • the “main surface” of the long flat plate-like piezoelectric material means the plane orthogonal to the thickness direction of the long flat plate-like piezoelectric material (in other words, For example, it means a plane including the length direction and the width direction.
  • the "surface” of a member means the “principal surface” of the member unless otherwise specified.
  • the thickness, width and length satisfy the relationship of thickness ⁇ width ⁇ length as defined in the ordinary.
  • “adhesion” is a concept including “stickiness”.
  • “adhesive layer” is a concept including “adhesive layer”.
  • an angle formed by two line segments is represented by a range of 0 ° or more and 90 ° or less.
  • “film” is a concept encompassing not only what is generally called “film” but also what is generally called “sheet”.
  • the sensor module 10 will be described as a first embodiment based on FIGS. 1 to 4.
  • the sensor module 10 is configured to include a holding member 20 made of a cylindrical elastic body and a long piezoelectric base 12.
  • the upper surface is a pressure receiving surface 22 that receives pressure
  • the lower surface is an installation surface 26, and side surfaces adjacent to the pressure receiving surface 22 and the installation surface 26
  • the face is configured as the abutment face 24.
  • the holding member 20 is an elastic body, and the adjacent surface 24 deforms in response to the pressure received by the pressure receiving surface 22.
  • the pressure receiving surface 22 of this embodiment is a plane, it may not be restricted to this and may have a curved surface.
  • the pressure receiving surface 22 may have a surface that conforms to the shape of the object to be pressurized.
  • a piezoelectric base 12 formed in a long shape, that is, in a cable shape is disposed on the adjacent surface 24 .
  • the piezoelectric substrate 12 is adhesively fixed in a state of being wound around the adjacent surface 24 which is a cylindrical surface.
  • the piezoelectric substrate 12 is provided on the adjacent surface 24 so as to surround the holding member 20 around the pressure receiving direction (arrow P in FIG. 1).
  • the piezoelectric substrate 12 is bonded and fixed at all the contact portions with the adjacent surface 24.
  • the piezoelectric base 12 of the present embodiment generates a voltage when tension is applied in the longitudinal direction. Details of the piezoelectric substrate 12 will be described later.
  • the holding member 20 Silicone elastomers, acrylic elastomers, urethane elastomers, fluorine-based elastomers, perfluoroelastomers, isoprene rubbers, butadiene rubbers, styrene butadiene rubbers, natural rubbers, chloroprene rubbers, nitrile rubbers, nitrile rubbers, butyl rubbers, ethylene propylene rubbers, elastomers such as epichlorohydrin rubbers, polyethylene, Polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyamide, polyvinyl alcohol, polyacetal, polyimide, polyester, cyclic polyolefin, styrene / acrylonitrile copolymer, styrene / butadiene / acrylonitrile copolymer, ethylene / vinyl acetate
  • the sensor module 10 of the present embodiment has the following effects. That is, when the pressure receiving surface 22 of the holding member 20 receives pressure from the pressure receiving direction (arrow P in FIG. 1), compression occurs between the pressure receiving surface 22 and the installation surface 26. Expand and deform in the direction (arrow S in FIG. 1). As described above, the piezoelectric base 12 is provided on the adjacent surface 24, and expansion and deformation of the adjacent surface 24 generates tension in the piezoelectric base 12 and generates a voltage. Further, when pressure receiving surface 22 receives pressure in the direction opposite to the pressure receiving direction (arrow P in FIG. 1) in holding member 20, pressure receiving surface 22 is pulled away from installation surface 26, so that adjacent surface 24 is inward of holding member 20. It shrinks and deforms (in the direction opposite to the arrow S in FIG.
  • the piezoelectric base 12 is provided on the adjacent surface 24, and the contraction of the adjacent surface 24 generates a compressive force on the piezoelectric base 12 and a tension is applied to the piezoelectric base 12. A reverse voltage is generated.
  • the portion receiving the pressure does not necessarily have to be the central portion of the pressure receiving surface 22, and the pressure receiving direction (pressure receiving direction) needs to be perpendicular to the pressure receiving surface 22 Absent. That is, if the adjacent surface 24 is deformed when pressure is received, the pressure receiving portion and the pressure receiving direction are not specified.
  • the holding member 20 of the present embodiment desirably has a hardness such that the amount of depression per unit load when the pressure receiving surface 22 is pushed in with a metal cylinder having a diameter of 10 mm is in the range of 0.01 mm to 1.0 mm. More desirably, the hardness is in the range of 0.03 mm to 0.5 mm.
  • the piezoelectric substrate of the present embodiment includes an elongated conductor, and an elongated first piezoelectric body spirally wound in one direction with respect to the conductor.
  • An organic piezoelectric material can be used as the first piezoelectric body, and a low molecular weight material or a high molecular weight material can be used as the organic piezoelectric material.
  • the first piezoelectric body is preferably a polymeric organic piezoelectric material, particularly a helical chiral polymer having optical activity, from the viewpoint of good piezoelectric properties, processability, availability, and the like.
  • the piezoelectric substrate of the present embodiment is
  • the first piezoelectric body includes an optically active helical chiral polymer (A) (hereinafter, also simply referred to as “helical chiral polymer (A)”),
  • the length direction of the first piezoelectric body and the main alignment direction of the helical chiral polymer (A) contained in the first piezoelectric body are substantially parallel to each other,
  • required by following formula (a) from X-ray-diffraction measurement is 0.5 or more and less than 1.0 range.
  • Degree of orientation F (180 °- ⁇ ) / 180 ° ⁇ ⁇ ⁇ (a)
  • ⁇ represents the half width of the orientation-derived peak.
  • the unit of ⁇ is °.
  • first piezoelectric member may be simply referred to as “conductor”. It may be described as a first piezoelectric body.
  • first piezoelectric body In the “one direction”, when the piezoelectric substrate of this embodiment is viewed from one end side in the axial direction of the conductor, the first piezoelectric body is wound from the front side to the back side of the conductor. Say the direction Specifically, it means rightward (right-handed or clockwise) or left-handed (left-handed or counterclockwise).
  • the degree of orientation F of the first piezoelectric body is an index indicating the degree of orientation of the helical chiral polymer (A) contained in the first piezoelectric body, and, for example, a wide-angle X-ray diffractometer (manufactured by RIGAKU Co., Ltd.) RINT 2550, attached device: rotating sample stand, X-ray source: CuK ⁇ , output: 40 kV 370 mA, detector: scintillation counter)
  • the degree of orientation F is obtained by fixing the sample (ribbon-like piezoelectric body or thread-like piezoelectric body) to the holder using the above wide-angle X-ray analyzer, and the azimuth angle distribution of crystal plane peak [(110) plane / (200) plane] The intensity was measured.
  • the degree of orientation F C-axis orientation degree of helical chiral polymer (A) according to the above formula (b) from the degree of crystallinity and the half width ( ⁇ ) of the peak ) was calculated and evaluated.
  • the piezoelectric base material of the present embodiment is excellent in piezoelectric sensitivity and excellent in stability of piezoelectric output by including the above-described configuration. More specifically, in the piezoelectric substrate of the present embodiment, the first piezoelectric body contains a helical chiral polymer (A), and the length direction of the first piezoelectric body and the main of the helical chiral polymer (A) When the orientation direction is substantially parallel and the orientation degree F of the first piezoelectric member is 0.5 or more and less than 1.0, piezoelectricity is exhibited. In addition, the piezoelectric base material of the present embodiment has a configuration in which the first piezoelectric body is spirally wound in one direction with respect to the conductor.
  • the piezoelectric substrate of the present embodiment by arranging the first piezoelectric body as described above, when tension (stress) is applied in the longitudinal direction of the piezoelectric substrate, the helical chiral polymer (A) Shear force is applied to cause polarization of the helical chiral polymer (A) in the radial direction of the piezoelectric substrate.
  • the polarization direction of the first piezoelectric body wound in a spiral shape is regarded as an aggregate of minute regions which can be regarded as a plane in the length direction, the plane of the minute regions constituting it
  • the direction of the electric field generated due to the piezoelectric stress constant d 14 substantially matches.
  • a first piezoelectric body in which the main orientation direction of PLLA and the length direction are substantially parallel is used.
  • tension When tension (stress) is applied to the conductor, the structure wound spirally in the left-hand direction with respect to the conductor, from the center of the circle of the circular cross section perpendicular to the tension in the radial direction, outward from the center of the circle. An electric field (polarization) is generated. Also, contrary to this, tension (stress) is generated in the structure in which the first piezoelectric body whose length direction is substantially parallel to the main orientation direction of PLLA is spirally wound on the conductor in the right-handed direction. When applied, an electric field (polarization) is generated parallel to the radial direction from the outside to the center of the circle of the circular cross section perpendicular to the tension.
  • the first piezoelectric body whose length direction is substantially parallel to the main orientation direction of PDLA is left-handed
  • tension (stress) is applied to the spirally wound structure, an electric field (polarization) from the outside to the center of the circle with a circular cross section perpendicular to the tension is generated in parallel to the radial direction.
  • tension (stress) is generated in the structure in which the first piezoelectric body whose length direction is substantially parallel to the main orientation direction of PDLA is spirally wound on the conductor in a right-handed spiral shape.
  • a piezoelectric substrate using a non-pyroelectric polylactic acid-based polymer as the helical chiral polymer (A) is more stable in piezoelectric sensitivity than a piezoelectric substrate using pyroelectric PVDF, and Piezoelectric output stability (stability over time or temperature change) is further improved.
  • the winding direction of the piezoelectric fiber to the conductive fiber is not limited, and the shear force is configured.
  • the starting point of the force to be applied and the direction of the force are also different from those of the piezoelectric substrate of the present embodiment. Therefore, even by applying a tensile force to the piezoelectric unit described in Patent Document 4, since no polarization in a radial direction of the piezoelectric unit, i.e., the polarization direction of the electric field caused by the piezoelectric stress constant d 14 Since it does not occur, it is considered that the piezoelectric sensitivity is insufficient.
  • the fact that the length direction of the first piezoelectric body and the main orientation direction of the helical chiral polymer (A) are substantially parallel means that the first piezoelectric body is resistant to tension in the length direction ((1) That is, it has the advantage of being excellent in the tensile strength in the longitudinal direction. Therefore, even if the first piezoelectric body is spirally wound in one direction with respect to the conductor, it becomes difficult to break. Furthermore, the fact that the longitudinal direction of the first piezoelectric body and the main orientation direction of the helical chiral polymer (A) are substantially parallel means that, for example, the stretched piezoelectric film is slit to form the first piezoelectric body.
  • substantially parallel means that an angle formed by two line segments is 0 ° or more and less than 30 ° (preferably 0 ° or more and 22.5 ° or less, more preferably 0 ° or more and 10 ° or less). More preferably, it is 0 ° or more and 5 ° or less, and particularly preferably 0 ° or more and 3 ° or less).
  • the main orientation direction of the helical chiral polymer (A) means the main orientation direction of the helical chiral polymer (A).
  • the main orientation direction of the helical chiral polymer (A) can be confirmed by measuring the orientation degree F of the first piezoelectric body.
  • the main orientation direction of the helical chiral polymer (A) in the manufactured first piezoelectric body is the main drawing direction.
  • the main stretching direction refers to the stretching direction.
  • the main stretching direction of the helical chiral polymer (A) in the manufactured first piezoelectric body is mainly It means the stretching direction.
  • the main stretching direction refers to the stretching direction in the case of uniaxial stretching, and refers to the stretching direction in which the stretching ratio is higher in the case of biaxial stretching.
  • the elongated conductor is the inner conductor
  • the elongated first piezoelectric body is spirally wound in one direction along the outer peripheral surface of the inner conductor.
  • the inner conductor as the conductor
  • the first piezoelectric body can be easily disposed in a spiral shape in one direction while maintaining the helix angle ⁇ with respect to the axial direction of the inner conductor.
  • helical angle ⁇ means an angle formed by the axial direction of the conductor and the direction in which the first piezoelectric body is disposed (the longitudinal direction of the first piezoelectric body) with respect to the axial direction of the conductor. means.
  • the piezoelectric base of the above configuration is the same structure as the internal structure (inner conductor and dielectric) provided in the coaxial cable, for example, when the piezoelectric base is applied to a coaxial cable, the electromagnetic shielding property is It can be a high, noise resistant structure.
  • the piezoelectric substrate according to the first embodiment preferably further includes an elongated second piezoelectric body spirally wound in a direction different from the one direction.
  • the second piezoelectric body includes a helical chiral polymer (A) having optical activity,
  • the length direction of the second piezoelectric body and the main orientation direction of the helical chiral polymer (A) contained in the second piezoelectric body are substantially parallel;
  • the orientation degree F of the second piezoelectric body determined by the above equation (a) from X-ray diffraction measurement is in the range of 0.5 or more and less than 1.0, It is preferable that the chirality of the helical chiral polymer (A) contained in the first piezoelectric body and the chirality of the helical chiral polymer (A) contained in the second piezoelectric body are different from each other.
  • the polarization directions are all in the radial direction of the piezoelectric substrate.
  • a voltage signal (charge signal) proportional to tension is detected more effectively. Therefore, the piezoelectric sensitivity and the stability of the piezoelectric output are further improved.
  • the piezoelectric base material of the first embodiment includes the first outer conductor
  • the piezoelectric body has a two-layer structure including the first piezoelectric body and the second piezoelectric body, the inner conductor or the first
  • the gap between the first piezoelectric body and the second piezoelectric body can be small and in close contact with the outer conductor, and the electric field generated by the tension can be efficiently transmitted to the electrode. Therefore, it is a suitable form to realize a more sensitive sensor.
  • the piezoelectric substrate of the first embodiment further includes a first insulator spirally wound along the outer peripheral surface of the inner conductor from the viewpoint of improving the piezoelectric sensitivity and the stability of the piezoelectric output.
  • the first insulator is disposed on the side opposite to the inner conductor as viewed from the first piezoelectric body.
  • the piezoelectric substrate of the first embodiment includes the first outer conductor
  • the inner conductor and the first outer conductor may electrically short.
  • by arranging the first insulator it is possible to electrically shield the inner conductor and the first outer conductor more reliably. In addition, it is possible to secure high reliability even in the application used by bending.
  • the piezoelectric substrate of the first embodiment further includes a long second piezoelectric member wound in a direction different from one direction
  • the second piezoelectric body includes a helical chiral polymer (A) having optical activity,
  • the length direction of the second piezoelectric body and the main orientation direction of the helical chiral polymer (A) contained in the second piezoelectric body are substantially parallel;
  • the orientation degree F of the second piezoelectric body determined by the above equation (a) from X-ray diffraction measurement is in the range of 0.5 or more and less than 1.0,
  • the first piezoelectric body and the second piezoelectric body have a braid structure alternately crossed, It is preferable that the chirality of the helical chiral polymer (A) contained in the first piezoelectric body and the chirality of the helical chiral polymer (A) contained in the second piezoelectric body are different from each other.
  • the polarization directions are all in the radial direction of the piezoelectric substrate.
  • the piezoelectric substrate of the first embodiment includes the first outer conductor, and the piezoelectric body has a braid structure including the first piezoelectric body and the second piezoelectric body
  • the first piezoelectric body and the second piezoelectric body may be used. Since there is an appropriate gap between the second piezoelectric members, the gap absorbs the deformation even when a force that causes the piezoelectric substrate to be bent and deformed acts, and it becomes easy to be flexed and deformed flexibly. Therefore, the piezoelectric substrate of the first embodiment can be suitably used, for example, as one component of a wearable product along a three-dimensional plane.
  • the piezoelectric substrate of the first embodiment further includes a first insulator wound along the outer peripheral surface of the inner conductor, from the viewpoint of improving the piezoelectric sensitivity and the stability of the piezoelectric output. It is preferable that the first piezoelectric body and the first insulator have a braid structure alternately crossed. As a result, when the piezoelectric base material is bent and deformed, the first piezoelectric body can be easily held in one direction with respect to the inner conductor. In the braided structure of this aspect, it is preferable that there is no gap between the first piezoelectric body and the first insulator from the viewpoint that tension is easily applied to the first piezoelectric body.
  • the first piezoelectric body is 15 ° to 75 ° (45 °) with respect to the axial direction of the inner conductor. It is preferable that winding is performed while maintaining an angle of ⁇ 30 °, and more preferably, winding is performed while maintaining an angle of 35 ° to 55 ° (45 ° ⁇ 10 °).
  • the first piezoelectric body has a fiber shape formed of a bundle or a plurality of bundles from the viewpoint of improving the piezoelectric sensitivity and the stability of the piezoelectric output, and the first piezoelectric
  • the major axis diameter of the cross section of the body is preferably 0.0001 mm to 10 mm, more preferably 0.001 mm to 5 mm, and still more preferably 0.002 mm to 1 mm.
  • “the major axis diameter of the cross section” corresponds to the “diameter” when the cross section of the first piezoelectric body (preferably, the fibrous piezoelectric body) is circular.
  • the major axis diameter of the cross section is the longest width in the width of the cross section.
  • the major axis diameter of the cross section is the major axis diameter of the cross section of the piezoelectric body composed of a plurality of bundles.
  • the first piezoelectric member has a long flat plate shape from the viewpoint of improving the piezoelectric sensitivity and the stability of the piezoelectric output. Is preferred.
  • the thickness of the first piezoelectric body is 0.001 mm to 0.2 mm
  • the width of the first piezoelectric body is 0.1 mm to 30 mm
  • the thickness of the first piezoelectric body relative to the thickness of the first piezoelectric body The width ratio is 2 or more.
  • the thickness of the first piezoelectric body is preferably 0.001 mm to 0.2 mm.
  • the thickness is preferably 0.001 mm to 0.2 mm.
  • the thickness is 0.001 mm or more, the strength of the long flat plate-like piezoelectric body is secured. Furthermore, it is excellent also in the manufacture aptitude of a long flat plate-like piezoelectric material.
  • the thickness is 0.2 mm or less, the degree of freedom (flexibility) of deformation in the thickness direction of the long plate-like piezoelectric body is improved.
  • the width of the first piezoelectric body is preferably 0.1 mm to 30 mm.
  • the width is 0.1 mm or more, the strength of the first piezoelectric body (long plate-like piezoelectric body) is secured. Furthermore, it is excellent also in the manufacture aptitude (for example, the manufacture aptitude in the slit process mentioned later) of a long flat plate-like piezoelectric material.
  • the width is 30 mm or less, the degree of freedom (flexibility) of deformation of the long flat plate-like piezoelectric body is improved.
  • the ratio of the width of the first piezoelectric body to the thickness of the first piezoelectric body is preferably 2 or more.
  • the ratio [width / thickness] is 2 or more, the main surface becomes clear.
  • the outer conductor is easily formed on at least one of the main surfaces. Therefore, the piezoelectric sensitivity is excellent, and the stability of the piezoelectric sensitivity is also excellent.
  • the width of the first piezoelectric body is more preferably 0.5 mm to 15 mm. If the width is 0.5 mm or more, the strength of the first piezoelectric body (long plate-like piezoelectric body) is further improved. Furthermore, since the twist of the long flat plate-like piezoelectric material can be further suppressed, the piezoelectric sensitivity and its stability are further improved. When the width is 15 mm or less, the degree of freedom (flexibility) of deformation of the long flat plate-like piezoelectric body is further improved.
  • the first piezoelectric body preferably has a ratio of length to width (hereinafter also referred to as a ratio [length / width]) of 10 or more.
  • a ratio [length / width] is 10 or more, the degree of freedom (flexibility) of deformation of the first piezoelectric body (long plate-like piezoelectric body) is further improved.
  • the piezoelectric device piezoelectric fabric, piezoelectric knit, etc.
  • the piezoelectricity can be imparted over a wider range.
  • the piezoelectric substrate of the present embodiment when the first piezoelectric body has a long flat plate shape, from the viewpoint of improving the piezoelectric sensitivity and the stability of the piezoelectric output, at least one of the main surfaces of the first piezoelectric body Preferably, a functional layer is arranged on the side.
  • the functional layer preferably includes at least one of an adhesive layer, a hard coat layer, an antistatic layer, an antiblock layer, a protective layer, and an electrode layer. This makes it easier to apply to, for example, piezoelectric devices (piezoelectric fabric, piezoelectric knitted fabric, etc.), force sensors, actuators, and biological information acquisition devices.
  • the functional layer preferably includes an electrode layer.
  • the piezoelectric substrate is used as one of the components of, for example, a piezoelectric device (piezoelectric fabric, a piezoelectric fabric, etc.), a force sensor, an actuator, and a biological information acquisition device, the first outer conductor and the conductor (
  • the connection with the inner conductor can be made more easily, so that when a tension is applied to the piezoelectric substrate of the present embodiment, a voltage signal according to the tension can be easily detected.
  • the piezoelectric substrate of the present embodiment at least one of the surface layers of the laminate including the first piezoelectric body and the functional layer is preferably an electrode layer.
  • the piezoelectric substrate is used as one of the components of, for example, a piezoelectric device (piezoelectric fabric, piezoelectric knitted fabric, etc.), a force sensor, an actuator, or a biological information acquisition device, the first outer conductor or conductor (
  • the connection between the inner conductor and the laminate can be made more easily, so that when tension is applied to the piezoelectric substrate of the present embodiment, a voltage signal according to the tension can be easily detected.
  • the conductor is preferably a tinsel wire.
  • the form of the tinsel wire has a structure in which rolled copper foil is spirally wound on a fiber, but the use of copper having a high electrical conductivity makes it possible to lower the output impedance. . Therefore, when tension is applied to the piezoelectric substrate of the present embodiment, a voltage signal corresponding to the tension is easily detected. As a result, the piezoelectric sensitivity and the stability of the piezoelectric output are further improved.
  • the piezoelectric substrate of the present embodiment preferably includes an adhesive layer between the conductor and the first piezoelectric body.
  • the relative position between the conductor and the first piezoelectric body does not easily shift, so tension is easily applied to the first piezoelectric body, and shear stress is generated on the helical chiral polymer (A) contained in the first piezoelectric body. Is likely to be applied. Therefore, it is possible to detect a voltage output proportional to tension effectively from the conductor (preferably the signal line conductor). Further, by providing the adhesive layer, the absolute value of the generated charge amount per unit tensile force is further increased.
  • the helical chiral polymer (A) contained in the first piezoelectric body is a main chain including a repeating unit represented by the following formula (1) from the viewpoint of further improving the piezoelectricity. It is preferable that it is a polylactic acid-based polymer having
  • the helical chiral polymer (A) contained in the first piezoelectric body preferably has an optical purity of 95.00% ee or more from the viewpoint of further improving the piezoelectricity.
  • the helical chiral polymer (A) contained in the first piezoelectric body is preferably made of D-form or L-form from the viewpoint of further improving the piezoelectricity.
  • the content of the helical chiral polymer (A) contained in the first piezoelectric body is 80 mass with respect to the total amount of the first piezoelectric body from the viewpoint of further improving the piezoelectricity. % Or more is preferable.
  • the piezoelectric substrate of the present embodiment it is preferable to further include a first outer conductor on the outer periphery.
  • peripheral means the outer peripheral portion of the piezoelectric substrate.
  • a second insulator is further provided on the outer periphery of the first outer conductor.
  • the piezoelectric base material of the present embodiment includes the second insulator, it is possible to suppress the entry of liquids such as water and sweat from the outside, the entry of dust, and the like. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of leakage current between the conductor (preferably, the inner conductor) and the outer conductor caused by water, sweat, dust and the like.
  • a piezoelectric substrate is used as one of the components of, for example, a piezoelectric device (piezoelectric fabric, a piezoelectric fabric, etc.), a force sensor, an actuator, or a biological information acquisition device, it is possible to cope with various environmental fluctuations. Even robust, sensitive to fluctuations, enabling stable output.
  • FIG. 2A is a side view showing a specific aspect A of the piezoelectric substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line XX ′ of FIG. 2A.
  • the piezoelectric substrate 12 of the specific embodiment A is disposed between the elongated internal conductor 16A as a conductor, the elongated first piezoelectric member 18A, the internal conductor 16A and the first piezoelectric member 18A. And an adhesive layer (not shown).
  • the first piezoelectric body 18A is spirally wound in one direction so that there is no gap from one end to the other at a helical angle ⁇ 1 along the outer peripheral surface of the inner conductor 16A.
  • the “helical angle ⁇ 1” means an angle formed by the axial direction G1 of the inner conductor 16A and the arrangement direction of the first piezoelectric body 18A with respect to the axial direction of the inner conductor 16A.
  • the first piezoelectric body 18A is wound around the internal conductor 16A in a left-handed manner. Specifically, when the piezoelectric base 12 is viewed from one end side (right end side in the case of FIG. 2A) of the inner conductor 16A in the axial direction, the first piezoelectric body 18A is deep from the front side of the inner conductor 16A. Winding in the left direction towards the side. Further, in FIG.
  • the main alignment direction of the helical chiral polymer (A) contained in the first piezoelectric body 18A is indicated by a double arrow E1. That is, the main alignment direction of the helical chiral polymer (A) and the arrangement direction of the first piezoelectric body 18A (the length direction of the first piezoelectric body 18A) are substantially parallel. Further, an adhesive layer (not shown) is disposed between the inner conductor 16A and the first piezoelectric body 18A. Thereby, in the piezoelectric base 12 of the specific aspect A, even if tension is applied in the longitudinal direction of the piezoelectric base 12, the relative position between the first piezoelectric body 18A and the internal conductor 16A is not deviated. It is done.
  • the operation of the piezoelectric substrate 12 of the specific aspect A will be described.
  • a shear force is applied to the helical chiral polymer (A) contained in the first piezoelectric body 18A, and the helical chiral polymer (A) is polarized .
  • the polarization of the helical chiral polymer (A) occurs in the radial direction of the piezoelectric substrate 12 as shown by the arrows in FIG. 2B, and the polarization directions are considered to occur with phase alignment. This effectively detects a voltage signal proportional to the tension.
  • the piezoelectric substrate 12 of the specific embodiment A since the adhesive layer is disposed between the internal conductor 16A and the first piezoelectric body 18A, tension is more easily applied to the first piezoelectric body 18A. ing. From the above, according to the piezoelectric substrate 12 of the specific aspect A, the piezoelectric sensitivity is excellent and the stability of the piezoelectric output is excellent.
  • FIG. 3 is a side view showing a specific aspect B of the piezoelectric substrate according to the first embodiment.
  • the piezoelectric substrate 12A of the specific embodiment B differs from the piezoelectric substrate 12 of the first embodiment in that the piezoelectric substrate 12A of the specific embodiment B includes the elongated second piezoelectric member 18B.
  • the chirality of the helical chiral polymer (A) contained in the first piezoelectric body 18A and the chirality of the helical chiral polymer (A) contained in the second piezoelectric body 18B are different from each other.
  • the first piezoelectric body 18A is spirally wound in one direction along the outer peripheral surface of the inner conductor 16A from one end to the other at a helical angle ⁇ 1 as in the specific aspect A so that there is no gap. ing.
  • the second piezoelectric member 18B is formed along the outer peripheral surface of the first piezoelectric member 18A at a helical angle .beta.2 which is substantially the same as the helical angle .beta.1. It is spirally wound in the direction opposite to the winding direction.
  • the “helical angle ⁇ 2” is synonymous with the aforementioned helical angle ⁇ 1.
  • the direction opposite to the winding direction of the first piezoelectric member 18A" in the specific aspect B is right-handed. That is, when the piezoelectric base 12A is viewed from one end side (right end side in the case of FIG. 3) of the axial direction G2 of the inner conductor 16A, the second piezoelectric body 18B is from the front side to the back side of the inner conductor 16A. It is wound by winding rightward. Further, in FIG. 3, the main alignment direction of the helical chiral polymer (A) contained in the second piezoelectric body 18B is indicated by a double arrow E2.
  • the main alignment direction of the helical chiral polymer (A) contained in the second piezoelectric body 18B and the arrangement direction of the second piezoelectric body 18B (the length direction of the second piezoelectric body 18B) are substantially parallel. It has become.
  • the operation of the piezoelectric base 12A of the specific aspect B will be described.
  • the helical chiral polymer (A) contained in the first piezoelectric body 18A and the helical chiral polymer contained in the second piezoelectric body 18B A) Shear stress is applied to both, and polarization occurs.
  • the polarization directions are all in the radial direction of the piezoelectric substrate 12A.
  • the piezoelectric base 12A of the specific aspect B includes the outer conductor
  • the piezoelectric includes the first piezoelectric and the second piezoelectric and has a two-layer structure, so the inner conductor and the outer conductor are provided.
  • the gap between the first piezoelectric body and the second piezoelectric body can be small and in close contact, and the electric field generated by tension can be efficiently transmitted to the electrode. Therefore, it is a suitable form to realize a more sensitive sensor.
  • FIG. 4 is a side view showing a specific aspect C of the piezoelectric substrate according to the first embodiment.
  • the piezoelectric substrate 12B of the specific embodiment C differs from the piezoelectric substrate 12A of the specific embodiment B in that the first piezoelectric body 18A and the second piezoelectric member 18B are alternately intersected to form a braid structure.
  • the chirality of the helical chiral polymer (A) contained in the first piezoelectric body 18A and the chirality of the helical chiral polymer (A) contained in the second piezoelectric body 18B are different from each other. As shown in FIG.
  • the first piezoelectric body 18A is spirally wound in a left-handed manner at a helical angle ⁇ 1 with respect to the axial direction G3 of the internal conductor 16A
  • the two piezoelectric bodies 18B are spirally wound in a right-handed manner at a helical angle ⁇ 2, and the first piezoelectric bodies 18A and the second piezoelectric bodies are alternately intersected.
  • the main alignment direction (double arrow E1) of the helical chiral polymer (A) contained in the first piezoelectric body 18A and the arrangement direction of the first piezoelectric body 18A are substantially the same. It is parallel.
  • the main alignment direction (double arrow E2) of the helical chiral polymer (A) contained in the second piezoelectric body 18B and the arrangement direction of the second piezoelectric body 18B are substantially parallel.
  • the operation of the piezoelectric base 12B of the specific aspect C will be described.
  • the helical chiral polymer (A) contained in the first piezoelectric body 18A and the second piezoelectric body 18B Polarization occurs in both of the helical chiral polymers (A) contained in.
  • the polarization directions are all in the radial direction of the piezoelectric base 12B.
  • the piezoelectric substrate 12B of the specific aspect C includes the outer conductor
  • the first left-handed piezoelectric body forming a braid structure when tension is applied in the longitudinal direction of the piezoelectric substrate 12B
  • a shear stress is applied to the right-handed second piezoelectric body, the direction of polarization thereof is matched, and the piezoelectricity in the insulator between the inner conductor and the outer conductor (that is, the first piezoelectric body and the second piezoelectric body)
  • the piezoelectric performance is further improved because the volume fraction contributing to the performance is increased. Therefore, the piezoelectric substrate 12B of the specific aspect C can be suitably used, for example, as one component of a wearable product along a three-dimensional plane.
  • the piezoelectric substrate of the present embodiment includes a long conductor.
  • the conductor (for example, the inner conductor) in the present embodiment is preferably a signal line conductor.
  • the signal line conductor refers to a conductor for efficiently detecting an electrical signal from the first piezoelectric body or the second piezoelectric body. Specifically, when a tension is applied to the piezoelectric substrate of the present embodiment, the conductor is a conductor for detecting a voltage signal (charge signal) according to the applied tension.
  • the conductor is preferably an electrically good conductor, for example, copper wire, aluminum wire, SUS wire, metal wire coated with an insulating film, carbon fiber, resin fiber integrated with carbon fiber, tinsel wire, organic conductive material It is possible to use materials and the like.
  • the tinsel wire refers to a copper foil wound around a fiber in a spiral.
  • a tinsel wire and a carbon fiber are preferable from the viewpoint of improving the piezoelectric sensitivity and the stability of the piezoelectric output and providing high flexibility. In particular, in applications where electrical resistance is low, flexibility and flexibility are required (for example, applications such as wearable sensors embedded in clothes), it is preferable to use a tinsel cord.
  • piezoelectric textiles for example, piezoelectric textiles, piezoelectric knits, piezoelectric sensors (textile-like piezoelectric sensors, knit-like piezoelectric sensors)
  • piezoelectric sensors textile-like piezoelectric sensors, knit-like piezoelectric sensors
  • carbon fiber It is preferable to use
  • flexibility and high flexibility are required.
  • filiform or fibrous signal line conductors are preferred.
  • a piezoelectric substrate provided with thread-like and fibrous signal line conductors has high flexibility, so processing with a loom or knitting machine is preferable.
  • the piezoelectric substrate of the present embodiment includes a long first piezoelectric body.
  • the first piezoelectric body is a piezoelectric body including a helical chiral polymer (A) having optical activity.
  • the first piezoelectric body in the present embodiment includes a helical chiral polymer (A) having optical activity.
  • a helical chiral polymer having optical activity refers to a polymer having a helical molecular structure and molecular optical activity.
  • Examples of the helical chiral polymer (A) include polypeptides, cellulose derivatives, polylactic acid-based polymers, polypropylene oxide, poly ( ⁇ -hydroxybutyric acid) and the like.
  • Examples of the above-mentioned polypeptide include poly ( ⁇ -benzyl glutarate), poly ( ⁇ -methyl glutarate) and the like.
  • Examples of the cellulose derivative include cellulose acetate and cyanoethyl cellulose.
  • the helical chiral polymer (A) preferably has an optical purity of 95.00% ee or more, and more preferably 96.00% ee or more, from the viewpoint of improving the piezoelectricity of the first piezoelectric body. And 99.00% ee or more is more preferable, and 99.99% ee or more is even more preferable. Desirably, it is 100.00% ee.
  • the optical purity of the helical chiral polymer (A) is a value calculated by the following equation.
  • Optical purity (% ee) 100 ⁇
  • the amount of L form [mass%] of the helical chiral polymer (A) and the amount [mass%] of the D form of the helical chiral polymer (A) are obtained by a method using high performance liquid chromatography (HPLC). Use the value Details of the specific measurement will be described later.
  • the helical chiral polymer (A) is preferably a polymer having a main chain containing a repeating unit represented by the following formula (1) from the viewpoint of enhancing the optical purity and improving the piezoelectricity.
  • polylactic acid-based polymers examples include polylactic acid-based polymers.
  • the polylactic acid-based polymer includes “polylactic acid (polymer having only repeating units derived from monomers selected from L-lactic acid and D-lactic acid)”, “L-lactic acid or D-lactic acid, -A copolymer of lactic acid or a compound copolymerizable with D-lactic acid "or a mixture of both.
  • polylactic acid-based polymers polylactic acid is preferred, and homopolymers of L-lactic acid (PLLA, also simply referred to as “L-form”) or homopolymers of D-lactic acid (PDLA, also simply referred to as “D-form”) are most preferred. preferable.
  • Polylactic acid is a polymer in which lactic acid is polymerized by ester bonds and is long connected. It is known that polylactic acid can be produced by a lactide method via lactide; a direct polymerization method in which lactic acid is heated under reduced pressure in a solvent and polymerized while removing water; Examples of the polylactic acid include homopolymers of L-lactic acid, homopolymers of D-lactic acid, block copolymers containing at least one polymer of L-lactic acid and D-lactic acid, and at least one of L-lactic acid and D-lactic acid. Included are graft copolymers comprising a polymer.
  • Examples of the above-mentioned "compounds copolymerizable with L-lactic acid or D-lactic acid” include glycolic acid, dimethyl glycolic acid, 3-hydroxybutyric acid, 4-hydroxybutyric acid, 2-hydroxypropanoic acid, 3-hydroxypropanoic acid, 2-hydroxybutanoic acid Hydroxy valeric acid, 3-hydroxy valeric acid, 4-hydroxy valeric acid, 5-hydroxy valeric acid, 2-hydroxy caproic acid, 3-hydroxy caproic acid, 4-hydroxy caproic acid, 5-hydroxy caproic acid, 6-hydroxy caprone Acid, 6-hydroxymethyl caproic acid, hydroxycarboxylic acid such as mandelic acid; glycolide, ⁇ -methyl- ⁇ -valerolactone, ⁇ -valerolactone, cyclic ester such as ⁇ -caprolactone; oxalic acid, malonic acid, succinic acid, Glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, azelaic acid, sebacic acid, u Polyvalent carboxylic
  • the concentration of the structure derived from the copolymer component in the helical chiral polymer (A) is preferably 20 mol% or less.
  • the helical chiral polymer (A) is a polylactic acid-based polymer
  • the concentration of the structure derived from the copolymer component is preferably 20 mol% or less based on the sum of the number of moles of and.
  • polylactic acid-based polymers can be obtained by direct dehydration condensation of lactic acid as described in JP-A-59-096123 and JP-A-7-033861; US Pat. No. 2,668, 182 and No. 4,057,357 etc.
  • the ring-opening polymerization method can be produced by using lactide which is a cyclic dimer of lactic acid, and the like.
  • the polylactic acid-based polymer obtained by each of the above-mentioned production methods is subjected to the optical purity by crystallization operation. It is preferable to polymerize lactide which has been improved to an optical purity of 95.00% ee or more.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the helical chiral polymer (A) is preferably 50,000 to 1,000,000.
  • Mw weight average molecular weight
  • the Mw is preferably 100,000 or more, and more preferably 200,000 or more.
  • the formability at the time of obtaining the first piezoelectric body by forming is improved.
  • the Mw is preferably 800,000 or less, and more preferably 300,000 or less.
  • the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the helical chiral polymer (A) is preferably 1.1 to 5, and preferably 1.2 to 4 from the viewpoint of the strength of the first piezoelectric body. More preferable. Furthermore, 1.4 to 3 is preferable.
  • the weight average molecular weight (Mw) and the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the helical chiral polymer (A) refer to values measured using gel permeation chromatography (GPC).
  • Mn is the number average molecular weight of the helical chiral polymer (A).
  • GPC gel permeation chromatography
  • -GPC measuring device Waters GPC-100 -column- Showa Denko KK Shodex LF-804 -Preparation of sample-
  • the first piezoelectric body is dissolved in a solvent (eg, chloroform) at 40 ° C. to prepare a sample solution having a concentration of 1 mg / ml.
  • a solvent eg, chloroform
  • -Measurement condition 0.1 ml of the sample solution is introduced into the column at a flow rate of 1 ml / min with a solvent [chloroform] at a temperature of 40 ° C.
  • the sample concentration in the sample solution separated by the column is measured with a differential refractometer.
  • a universal calibration curve is prepared using a polystyrene standard sample, and the weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the helical chiral polymer (A) are calculated.
  • a commercially available polylactic acid can be used as a polylactic acid-type polymer which is an example of a helical chiral polymer (A).
  • Examples of commercially available products PURAC Co. PURASORB (PD, PL), manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. of LACEA (H-100, H- 400), NatureWorks LLC Corp. Ingeo TM Biopolymer, and the like.
  • the polylactic acid polymer can have a weight-average molecular weight (Mw) of 50,000 or more by the lactide method or direct polymerization method. It is preferable to produce a system polymer.
  • the first piezoelectric body in the present embodiment may contain only one type of helical chiral polymer (A) described above, or may contain two or more types.
  • the content (total content in the case of two or more types) of the helical chiral polymer (A) in the first piezoelectric body in the present embodiment is 80% by mass or more with respect to the total amount of the first piezoelectric body Is preferred.
  • the first piezoelectric body may further contain a stabilizer having a weight average molecular weight of 200 to 60000 having one or more functional groups selected from the group consisting of carbodiimide group, epoxy group, and isocyanate group in one molecule. Is preferred. Thereby, the heat and humidity resistance can be further improved.
  • the “stabilizer (B)” described in paragraphs 0039 to 0055 of WO 2013/054918 can be used.
  • a compound (carbodiimide compound) which contains a carbodiimide group in one molecule which can be used as a stabilizer (B) a monocarbodiimide compound, a polycarbodiimide compound, and a cyclic carbodiimide compound are mentioned.
  • the monocarbodiimide compound dicyclohexyl carbodiimide, bis-2,6-diisopropylphenyl carbodiimide and the like are preferable.
  • a polycarbodiimide compound what was manufactured by various methods can be used. Conventional methods for producing polycarbodiimides (for example, US Pat. No. 2,941,956, JP-B-47-33279, J. 0 rg.
  • Chem. 28, 2069-2075 (1963), Chemical Review 1981, Vol. 4, p 619-621) can be used.
  • the carbodiimide compound described in Japanese Patent No. 4084953 can also be used.
  • polycarbodiimide compounds include poly (4,4′-dicyclohexylmethanecarbodiimide), poly (N, N′-di-2,6-diisopropylphenylcarbodiimide), poly (1,3,5-triisopropylphenylene-2, 4-carbodiimide and the like.
  • the cyclic carbodiimide compound can be synthesized based on the method described in JP-A-2011-256337 or the like.
  • carbodiimide compound a commercially available product may be used.
  • B2756 (trade name) manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.
  • Carbodilite LA-1 (trade name) manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.
  • Stabaxol P Stabaxol P400 manufactured by Line Chemie Stabaxol I (all trade names) and the like.
  • isocyanate compound containing an isocyanate group in one molecule, which can be used as the stabilizer (B), 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tridiisocyanate Di-isocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, Etc.
  • 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tridiisocyanate Di-isocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene
  • a compound (epoxy compound) containing an epoxy group in one molecule which can be used as a stabilizer (B)
  • phenyl glycidyl ether diethylene glycol diglycidyl ether, bisphenol A-diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A-diglycidyl ether And phenol novolac epoxy resins, cresol novolac epoxy resins, epoxidized polybutadiene and the like.
  • the weight average molecular weight of the stabilizer (B) is 200 to 60000 as described above, more preferably 200 to 30,000 and still more preferably 300 to 18,000. When the molecular weight is within the above range, the stabilizer (B) is more easily moved, and the moist heat resistance improving effect is more effectively exerted.
  • the weight average molecular weight of the stabilizer (B) is particularly preferably 200 to 900.
  • the weight average molecular weight of 200 to 900 almost agrees with the number average molecular weight of 200 to 900.
  • molecular weight distribution may be 1.0, and in this case, "weight average molecular weight 200-900" can be simply rephrased as "molecular weight 200-900". .
  • the first piezoelectric body may contain only one type of stabilizer, or may contain two or more types.
  • the content of the stabilizer (B) is 0.01 parts by mass to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the helical chiral polymer (A). Is preferably 0.01 to 5 parts by mass, more preferably 0.1 to 3 parts by mass, and still more preferably 0.5 to 2 parts by mass Particularly preferred.
  • the content is 0.01 parts by mass or more, heat and humidity resistance is further improved. Moreover, the fall of transparency is suppressed more as the said content is 10 mass parts or less.
  • a stabilizer As a preferable aspect of a stabilizer (B), it has one or more types of functional groups chosen from the group which consists of a carbodiimide group, an epoxy group, and an isocyanate group, and a number average molecular weight is a stabilizer of 200-900.
  • B1 a stabilizer having two or more functional groups selected from the group consisting of a carbodiimide group, an epoxy group, and an isocyanate group in one molecule, and a weight average molecular weight of 1,000 to 60000 ( The aspect of using B2) together is mentioned.
  • the weight average molecular weight of the stabilizer (B1) having a number average molecular weight of 200 to 900 is about 200 to 900, and the number average molecular weight and the weight average molecular weight of the stabilizer (B1) have substantially the same value. .
  • a stabilizer (B1) and a stabilizer (B2) together as a stabilizer it is preferable from a viewpoint of transparency improvement to contain many stabilizers (B1).
  • the range of 10 parts by mass to 150 parts by mass of the stabilizer (B2) relative to 100 parts by mass of the stabilizer (B1) is preferable from the viewpoint of achieving both transparency and moist heat resistance And more preferably in the range of 50 parts by mass to 100 parts by mass.
  • stabilizers B-1 to B-3 of the stabilizer (B) will be shown.
  • Stabilizer B-1 The compound name is bis-2,6-diisopropylphenylcarbodiimide.
  • the weight average molecular weight (in this example, equal to just "molecular weight") is 363.
  • Examples of commercially available products include “Stabaxol I” manufactured by Rhine Chemie, and "B2756” manufactured by Tokyo Kasei.
  • Stabilizer B-2 The compound name is poly (4,4′-dicyclohexylmethanecarbodiimide).
  • the first piezoelectric body may contain other components as needed.
  • Other components include known resins such as polyvinylidene fluoride, polyethylene resin and polystyrene resin; known inorganic fillers such as silica, hydroxyapatite and montmorillonite; known crystal nucleating agents such as phthalocyanine; other than stabilizer (B) And the like.
  • the inorganic filler and the nucleating agent the components described in paragraphs 0057 to 0058 of WO 2013/054918 can also be mentioned.
  • the orientation degree F of the first piezoelectric body in the present embodiment is, as described above, 0.5 or more and less than 1.0, preferably 0.7 or more and less than 1.0, and is preferably 0.8 or more. More preferably, it is less than 0. If the orientation degree F of the first piezoelectric body is 0.5 or more, the molecular chains (for example, polylactic acid molecular chains) of the helical chiral polymer (A) arranged in the stretching direction are large, and as a result, formation of oriented crystals Rate is high, and higher piezoelectricity can be expressed. If the orientation degree F of the first piezoelectric body is less than 1.0, the longitudinal tear strength is further improved.
  • the crystallinity degree of the first piezoelectric body in the present embodiment is a value measured by the above-mentioned X-ray diffraction measurement (wide-angle X-ray diffraction measurement).
  • the crystallinity of the first piezoelectric body in the present embodiment is preferably 20% to 80%, more preferably 25% to 70%, and still more preferably 30% to 60%. When the degree of crystallinity is 20% or more, high piezoelectricity is maintained. When the crystallinity degree is 80% or less, the transparency of the first piezoelectric body is maintained high.
  • the crystallinity degree is 80% or less, for example, when producing a piezoelectric film to be a raw material of the first piezoelectric body by stretching, whitening and breakage do not easily occur, and therefore, the first piezoelectric body can be easily manufactured.
  • the degree of crystallinity is 80% or less, for example, when manufacturing the raw material of the first piezoelectric body (for example, polylactic acid) by melt spinning and drawing by stretching, it becomes a fiber having high flexibility and flexible properties. , And easy to manufacture the first piezoelectric body.
  • the first piezoelectric body in the present embodiment transparency is not particularly required, but of course, it may be transparent.
  • the transparency of the first piezoelectric body can be evaluated by measuring the internal haze.
  • the internal haze of the first piezoelectric body refers to the haze excluding the haze due to the shape of the outer surface of the first piezoelectric body.
  • the internal haze to visible light is preferably 5% or less, and from the viewpoint of further improving the transparency and longitudinal tear strength, 2.0% The following are more preferable, and 1.0% or less is still more preferable.
  • the lower limit value of the internal haze of the first piezoelectric body is not particularly limited, and the lower limit value is, for example, 0.01%.
  • the internal haze of the first piezoelectric body is a haze measuring machine [manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd., based on JIS-K7105, with respect to the first piezoelectric body having a thickness of 0.03 mm to 0.05 mm. It is a value when it measures at 25 ° C using TC-HIII DPK].
  • Sample 1 was prepared by sandwiching only silicone oil (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • the piezoelectric substrate of the present embodiment includes a long first piezoelectric body.
  • the elongated first piezoelectric body is preferably a piezoelectric body having a fiber shape (yarn shape) formed of a bundle of one or more or a piezoelectric body having an elongated flat plate shape.
  • a piezoelectric body having a fiber shape hereinafter, also referred to as a fibrous piezoelectric body
  • a piezoelectric body having a long flat plate shape hereinafter, also referred to as a long flat piezoelectric body
  • fibrous piezoelectric materials include monofilament yarns and multifilament yarns.
  • the monofilament fineness of the monofilament yarn is preferably 3 dtex to 30 dtex, and more preferably 5 dtex to 20 dtex.
  • the monofilament yarn is preferably obtained by direct spinning and drawing in consideration of cost.
  • the monofilament yarn may be one obtained.
  • the total fineness of the multifilament yarn is preferably 30 dtex to 600 dtex, more preferably 100 dtex to 400 dtex.
  • the multifilament yarn for example, in addition to one-step yarn such as spin-draw yarn, any two-step yarn obtained by drawing UDY (undrawn yarn) or POY (highly oriented undrawn yarn) can be adopted. .
  • the multifilament yarn may be obtained.
  • Polylactic acid monofilament yarns, as the polylactic acid multifilament yarns commercially available, manufactured by Toray Industries of Ekodia (R) PLA, Unitika of Terramac (R), manufactured by Kuraray Co. Purasutachi (R) can be used.
  • a filament yarn (monofilament yarn, multifilament yarn) as a first piezoelectric body can be obtained by melt spinning a raw material (for example, polylactic acid) and then stretching it (melt spinning stretching method).
  • a raw material for example, polylactic acid
  • melt spinning stretching method it is preferable to maintain the ambient temperature in the vicinity of the yarn until cooling and solidification in a constant temperature range.
  • the filament yarn as the first piezoelectric body may be obtained, for example, by further separating the filament yarn obtained by the melt-spinning drawing method.
  • the cross-sectional shape of the fibrous piezoelectric material is circular, elliptical, rectangular, wedge-shaped, ribbon-shaped, four-leafed, star-shaped in a cross section in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the fibrous piezoelectric It is possible to apply various cross-sectional shapes such as different shapes.
  • the long flat plate-like piezoelectric material examples include a piezoelectric film produced by a known method, or a long flat plate-like piezoelectric material (for example, a slit ribbon) obtained by slitting the obtained piezoelectric film.
  • a long flat plate-like piezoelectric member as the first piezoelectric member, it is possible to adhere to the conductor on the surface, so that the charge generated by the piezoelectric effect can be efficiently detected as a voltage signal. Is possible.
  • the long flat plate-like piezoelectric body (first piezoelectric body) in the present embodiment includes a functional layer disposed on the side of at least one of the main surfaces of the first piezoelectric body.
  • the functional layer may have a single-layer structure or a structure having two or more layers.
  • the functional layer disposed on the side of one principal surface hereinafter also referred to as “front side” for convenience
  • the functional layers disposed on the side of the other surface hereinafter, also referred to as “back surface” for convenience
  • the functional layers include various functional layers.
  • the functional layer for example, an easily adhesive layer, a hard coat layer, a refractive index adjustment layer, an antireflection layer, an antiglare layer, a slippery layer, an antiblock layer, a protective layer, an adhesive layer, an antistatic layer, a heat dissipation layer, an ultraviolet absorbing layer And an anti-Newton ring layer, a light scattering layer, a polarizing layer, a gas barrier layer, a hue adjusting layer, an electrode layer and the like.
  • the functional layer may be a layer composed of two or more of these layers.
  • the functional layer may be a layer having two or more of these functions.
  • the effect of the functional layer is also effective in that defects such as die lines and dents on the surface of the long flat plate-like piezoelectric material are buried, and the appearance is improved.
  • the difference in refractive index between the elongated flat piezoelectric material and the functional layer is smaller, the reflection at the interface between the elongated flat piezoelectric material and the functional layer is reduced, and the appearance is further improved.
  • the functional layer preferably includes at least one of an adhesive layer, a hard coat layer, an antistatic layer, an antiblock layer, a protective layer, and an electrode layer. This makes it easier to apply to, for example, a piezoelectric device (piezoelectric fabric, a piezoelectric knit, etc.), a force sensor, an actuator, and a biological information acquisition device.
  • a piezoelectric device piezoelectric fabric, a piezoelectric knit, etc.
  • a force sensor for example, a force sensor, an actuator, and a biological information acquisition device.
  • the functional layer more preferably includes an electrode layer.
  • the electrode layer may be provided in contact with the elongated flat piezoelectric material, or may be provided via a functional layer other than the electrode layer.
  • first piezoelectric material In a particularly preferred embodiment of the long flat plate-like piezoelectric material (first piezoelectric material) according to the present embodiment, functional layers are provided on both main surfaces of the long flat plate-like piezoelectric material, and both functional layers are either Is also an embodiment including an electrode layer.
  • the long plate-like piezoelectric body (first piezoelectric body) in the present embodiment it is preferable that at least one of the surface layers of the laminate including the first piezoelectric body and the functional layer is an electrode layer. That is, in the long plate-like piezoelectric material (first piezoelectric material) in the present embodiment, at least one of the surface layer on the front surface side and the surface layer on the back surface side is an electrode layer (in other words, an electrode layer Is preferably exposed).
  • the long flat plate-like piezoelectric body is used as one of the components of, for example, a piezoelectric device (piezoelectric fabric, piezoelectric fabric, etc.), a force sensor, an actuator, or a biological information acquisition device, a conductor ) Or the first outer conductor and the laminate can be more easily connected, so the productivity of the piezoelectric device (piezoelectric fabric, piezoelectric knit, etc.), force sensor, actuator, biological information acquisition device is improved. .
  • the material of the functional layer is not particularly limited, and examples thereof include inorganic substances such as metals and metal oxides; organic substances such as resins; composite compositions containing resins and fine particles;
  • resin the hardened
  • curable resin for example, acrylic compounds, methacrylic compounds, vinyl compounds, allyl compounds, urethane compounds, epoxy compounds, epoxide compounds, glycidyl compounds, oxetane compounds, melamine compounds, cellulose compounds And at least one material (curable resin) selected from the group consisting of ester compounds, silane compounds, silicone compounds, siloxane compounds, silica-acrylic hybrid compounds, and silica-epoxy hybrid compounds.
  • acrylic compounds, epoxy compounds, and silane compounds are more preferable.
  • the metal is, for example, at least one selected from Al, Si, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, In, Sn, W, Ag, Au, Pd, Pt, Sb, Ta and Zr. Or alloys thereof.
  • metal oxides include titanium oxide, zirconium oxide, zinc oxide, niobium oxide, antimony oxide, tin oxide, indium oxide, cerium oxide, cerium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, magnesium oxide, yttrium oxide, ytterbium oxide, and tantalum oxide. And also at least one of these complex oxides.
  • the fine particles include fine particles of metal oxides as described above, and fine resin particles of fluorine resins, silicone resins, styrene resins, acrylic resins and the like. Furthermore, hollow particles having pores in the inside of these particles are also mentioned.
  • the average primary particle size of the fine particles is preferably 1 nm or more and 500 nm or less, more preferably 5 nm or more and 300 nm or less, and still more preferably 10 nm or more and 200 nm or less from the viewpoint of transparency. Scattering of visible light is suppressed by being 500 nm or less, secondary aggregation of microparticles
  • fine-particles is suppressed by being 1 nm or more, and it is desirable from a viewpoint of maintenance of transparency.
  • the thickness of the functional layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.01 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the upper limit value of the thickness is more preferably 6 ⁇ m or less, still more preferably 3 ⁇ m or less.
  • the lower limit value is more preferably 0.01 ⁇ m or more, and still more preferably 0.02 ⁇ m or more.
  • the above thickness represents the thickness of the entire multilayer film.
  • the functional layers may be on both sides of the long flat piezoelectric body.
  • the refractive indices of the functional layers may be different values.
  • a raw material for example, polylactic acid
  • the obtained unstretched film is stretched and crystallized.
  • slit means to cut the piezoelectric film into a long shape.
  • stretching and crystallization any may be first.
  • the unstretched film may be sequentially subjected to preliminary crystallization, stretching, and crystallization (annealing).
  • Stretching may be uniaxial stretching or biaxial stretching.
  • biaxial stretching preferably the stretching ratio of one (main stretching direction) is increased.
  • publicly known documents such as Japanese Patent No. 4934235, International Publication No. 2010/104196, International Publication No. 2013/054918, International Publication No. 2013/089148, etc. can be referred to as appropriate.
  • the piezoelectric substrate of the first embodiment may include an elongated second piezoelectric body.
  • the second piezoelectric body preferably has the same characteristics as the first piezoelectric body. That is, the second piezoelectric body includes a helical chiral polymer (A) having optical activity, The length direction of the second piezoelectric body and the main orientation direction of the helical chiral polymer (A) contained in the second piezoelectric body are substantially parallel; It is preferable that the orientation degree F of the second piezoelectric body determined by the above equation (a) from X-ray diffraction measurement is in the range of 0.5 or more and less than 1.0.
  • the second piezoelectric body preferably has the same characteristics as the first piezoelectric body also in the characteristics other than the above.
  • the spiral direction of the first piezoelectric body and the second piezoelectric body, and the chirality of the helical chiral polymer (A) contained in the first piezoelectric body and the second piezoelectric body in the present embodiment From the viewpoint of achieving more effects, it may be appropriately selected according to the aspect of the piezoelectric substrate.
  • the second piezoelectric body may have characteristics different from those of the first piezoelectric body.
  • the piezoelectric substrate of the first embodiment may further include a first insulator.
  • the first insulator is preferably spirally wound along the outer circumferential surface of the inner conductor.
  • the first insulator may be disposed on the opposite side of the inner conductor as viewed from the first piezoelectric member, and may be disposed between the inner conductor and the first piezoelectric member.
  • the winding direction of the first insulator may be the same as or different from the winding direction of the first piezoelectric body.
  • the piezoelectric substrate of the first embodiment includes the first outer conductor
  • the piezoelectric substrate according to the first embodiment further includes the first insulator, whereby the piezoelectric substrate is manufactured.
  • the first insulator is not particularly limited.
  • vinyl chloride resin polyethylene resin, polypropylene resin, ethylene / tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer Combined (FEP), tetrafluoroethylene resin (PTFE), tetrafluoroethylene / perfluoropropyl vinyl ether copolymer (PFA), fluororubber, polyester resin, polyimide resin, polyamide resin, polyethylene terephthalate resin (PET), rubber (Including elastomers) and the like.
  • the shape of the first insulator is preferably a long shape from the viewpoint of winding on a conductor.
  • a second insulator may be further provided on the outer periphery of the first outer conductor.
  • the material illustrated as the 1st insulator is mentioned.
  • the shape of the second insulator is not particularly limited as long as it can cover at least a part of the first outer conductor.
  • the piezoelectric substrate of the present embodiment preferably further includes a first outer conductor on the outer periphery.
  • the first outer conductor in the present embodiment is preferably a ground conductor when functioning as a piezoelectric sensor.
  • the ground conductor refers to, for example, a pair of conductors (preferably signal line conductors) when detecting a signal.
  • the material of the ground conductor there is no particular limitation on the material of the ground conductor, but the following are mainly mentioned depending on the cross-sectional shape.
  • a material of the ground conductor having a rectangular cross section it is possible to use a copper foil ribbon obtained by rolling a copper wire of a circular cross section to form a flat plate, an Al foil ribbon, or the like.
  • a material of a ground conductor having a circular cross section a copper wire, an aluminum wire, a SUS wire, a metal wire coated with an insulation film, a carbon fiber, a resin fiber integrated with a carbon fiber, a copper foil spirally wound around a fiber It is possible to use a wound cocoon wire.
  • a material of the ground conductor one obtained by coating an organic conductive material with an insulating material may be used.
  • the ground conductor is preferably disposed to wrap the conductor (preferably, the signal line conductor) and the first piezoelectric body so as not to short-circuit the signal line conductor.
  • a method of wrapping such a signal wire conductor it is possible to select a method of winding and wrapping a copper foil or the like in a spiral, or a method of wrapping a copper wire or the like into a tubular braid and wrapping in it. It is.
  • how to wrap the signal line conductor is not limited to these methods. By wrapping the signal line conductor, it is possible to perform electrostatic shielding, and it is possible to prevent a voltage change of the signal line conductor due to the influence of external static electricity.
  • the arrangement of the ground conductor is one of the preferred embodiments in which the smallest basic structural unit (that is, the conductor and the first piezoelectric body) of the piezoelectric substrate of the present embodiment is cylindrically enclosed. .
  • the ground conductor As a cross-sectional shape of the ground conductor, various cross-sectional shapes such as a circular shape, an elliptical shape, a rectangular shape, and an irregular shape can be applied.
  • the rectangular cross section can be in close contact with a conductor (preferably a signal line conductor), the first piezoelectric body, and optionally the first insulator, the second piezoelectric body, etc. Therefore, charges generated by the piezoelectric effect can be efficiently detected as a voltage signal.
  • the piezoelectric substrate of the present embodiment preferably includes an adhesive layer between the conductor and the first piezoelectric body.
  • the adhesive forming the adhesive layer is for mechanical integration between the conductor and the first piezoelectric body, or, in the case where the piezoelectric substrate includes the outer conductor, between the electrodes (between the conductor and the outer conductor) ) To maintain the distance.
  • Epoxy adhesive urethane adhesive, vinyl acetate resin emulsion adhesive, (EVA) emulsion adhesive, acrylic resin emulsion adhesive, styrene butadiene rubber latex adhesive, silicone resin adhesive Agent, ⁇ -olefin (isobutene-maleic anhydride resin) adhesive, vinyl chloride resin solvent adhesive, rubber adhesive, elastic adhesive, chloroprene rubber solvent adhesive, nitrile rubber solvent adhesive It becomes possible to use cyanoacrylate adhesives etc.
  • the adhesive in the present embodiment preferably has a modulus of elasticity after bonding that is equal to or greater than that of the first piezoelectric member.
  • strain piezoelectric strain
  • the adhesive in the present embodiment preferably has a modulus of elasticity after bonding that is equal to or greater than that of the first piezoelectric member.
  • the thickness of the bonding portion of the adhesive in the present embodiment is preferably as thin as possible, as long as no gap is formed between the objects to be bonded and the bonding strength is not reduced.
  • Method of arranging and bonding adhesive after processing For example, arrangement of conductor (preferably signal line conductor) and first piezoelectric body; processing and arrangement of signal line conductor and ground conductor; dip coating or the like after completion
  • the members provided in the piezoelectric substrate of the present embodiment may be bonded as needed.
  • ⁇ Method of disposing an uncured adhesive before processing and bonding after processing For example, a photocurable adhesive, a thermosetting adhesive, a thermoplastic adhesive, etc. on the surface of the first piezoelectric body in advance After coating and drying with a gravure coater or dip coater etc. and placement of the conductor and the first piezoelectric body is completed, the adhesive is cured by ultraviolet irradiation or heating to bond the interface between the conductor and the first piezoelectric body The method is mentioned. In addition to bonding the conductor and the first piezoelectric body by the above method, the members provided in the piezoelectric substrate of the present embodiment may be bonded as needed. By using the above method, after coating and drying the adhesive, processing in a dry process becomes possible, processing becomes easy, and uniform coating thickness can be easily formed, so that the variation in sensor sensitivity and the like is small.
  • the first piezoelectric body is prepared, and the first piezoelectric body is prepared for the separately prepared conductor (preferably, the signal line conductor). Can be produced by spirally winding in one direction.
  • the first piezoelectric body may be manufactured by a known method or may be obtained.
  • the piezoelectric base material of the present embodiment includes the second piezoelectric body and the first insulator as needed, such a piezoelectric base material may be formed by spirally winding the first piezoelectric body. It can manufacture according to it.
  • the winding directions of the first piezoelectric body and the second piezoelectric body, and the chirality of the helical chiral polymer (A) contained in the first piezoelectric body and the second piezoelectric body It is preferable to select suitably according to the aspect of a piezoelectric base material.
  • the piezoelectric substrate of the present embodiment includes the first outer conductor (for example, the ground conductor)
  • the piezoelectric substrate may be provided by arranging the first outer conductor by the above-described method or a known method. It can be manufactured. If necessary, between the conductor and the first piezoelectric body, the respective members provided in the piezoelectric substrate of the present embodiment may be bonded through an adhesive, for example, by the method described above.
  • the piezoelectric substrate of the present embodiment by applying a tensile force, a shear strain in proportion to the tensile force is applied to the helical chiral (A), and a positive charge is generated on the conductor (inner conductor 16A) side.
  • a shear strain proportional to the compressive force is applied to the helical chiral (A), and a negative charge is generated on the conductor (inner conductor 16A) side.
  • a positive or negative charge signal corresponding to the applied force is detected from the conductor (inner conductor 16A).
  • the pressure receiving surface 22 receiving pressure is provided on the holding member 20 made of an elastic body, and tension can be detected with respect to the adjacent surface 24 in which deformation occurs in response to the pressure received on the pressure receiving surface 22.
  • the feature is that the piezoelectric substrate 12 is installed. For example, in the flat holding member 20, when an object or the like is pressed by contact with the pressure receiving surface 22 (including pressing due to impact or vibration), the adjacent surface 24 is expanded and deformed, so that the piezoelectric substrate Tension works on 12. Then, when the piezoelectric base 12 receives tension, the piezoelectric base 12 outputs a signal corresponding to the tension.
  • the piezoelectric base 12 receives a compressive force, the piezoelectric base 12 outputs a signal corresponding to the compressive force.
  • FIG. 16A shows an example (Comparative Example 1) in which the piezoelectric base 12 is installed and fixed on the surface of the pressure receiving surface 22 of the holding member 20 which is an elastic body.
  • Comparative Example 1 a pressure is generated on the piezoelectric base 12 when an object or the like contacts the pressure receiving surface 22.
  • the holding member 20 is elastic due to the piezoelectric base 12. Lose cushioning as a body. Also, since the piezoelectric substrate 12 is directly loaded, the mechanical load is large.
  • FIG. 16B is an example (Comparative Example 2) in which the piezoelectric base 12 is installed and fixed on the back surface of the pressure receiving surface 22 of the holding member 20 which is an elastic body, that is, the installation surface 26.
  • the piezoelectric substrate 12 is always pressurized via the holding member 20. That is, since the piezoelectric substrate 12 is not directly pressurized, the possibility of disconnection is low, but the voltage sensitivity is lower than that of Comparative Example 1.
  • the piezoelectric substrate is installed directly under the pressure receiving portion as in Comparative Examples 1 and 2 and the prior art (Patent Documents 3 and 4), the pressure is received at a place away from the installation place , Voltage may not be output, or voltage sensitivity may be low.
  • the piezoelectric base 12 is wound around the adjacent surface 24 in which significant deformation occurs with respect to the pressure received by the pressure receiving surface 22 on the upper side. That is, in the present embodiment, a structure utilizing the cushioning property of the elastic body is adopted.
  • the detection range can be secured and the detection sensitivity can be improved while detecting the pressure with a simple structure using the piezoelectric substrate. Further, in the present embodiment, since the piezoelectric base 12 is deformed via the elastic body, the mechanical load on the piezoelectric base 12 is reduced.
  • the sensor module 10A of the second embodiment will be described based on FIG.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in the shape of the holding member.
  • the structure of the piezoelectric substrate 12 is the same as that of the first embodiment, and the description will be omitted.
  • the same reference numerals are given to the same components as those of the first embodiment.
  • the sensor module 10A according to the present embodiment is configured to include a holding member 20A made of a rectangular parallelepiped elastic body, and a long piezoelectric substrate 12.
  • the same material as the holding member 20 of the first embodiment is selected for the holding member 20A of the present embodiment.
  • the holding member 20A of the present embodiment has a rectangular parallelepiped shape, so there are four adjacent surfaces 24 which are side surfaces adjacent to the pressure receiving surface 22 and the installation surface 26. That is, the first adjacent surface 24A, the second adjacent surface 24B, the third adjacent surface 24C, and the fourth adjacent surface 24D are sequentially formed around the pressure receiving direction (arrow P in FIG. 5) of pressure.
  • the cable-like piezoelectric substrate 12 is disposed on the adjacent surface 24.
  • the piezoelectric base 12 is disposed from the first adjacent surface 24A to the fourth adjacent surface 24D. That is, it is adhesively fixed on the adjacent surface 24 in a wound state.
  • the piezoelectric base 12 is provided on the adjacent surface 24 so as to surround the holding member 20A around the pressure receiving direction (arrow P in FIG. 5).
  • the sensor module 10A of this embodiment has the same function as that of the first embodiment. That is, in the holding member 20A, when the pressure receiving surface 22 receives pressure from the pressure receiving direction (arrow P in FIG. 5), compression occurs between the pressure receiving surface 22 and the installation surface 26. As a result, the adjacent surface 24 is outside the holding member 20A. Expand and deform in the direction (arrow S in FIG. 5). As the adjacent surface 24 expands and deforms, tension is generated in the piezoelectric substrate 12 provided on the adjacent surface 24 to generate a voltage. In the case where the pressure receiving surface 22 is pulled away from the installation surface 26, the adjacent surface 24 is contracted and deformed to generate a compressive force on the piezoelectric substrate 12 provided on the adjacent surface 24, and the piezoelectric substrate 12 is tensioned. A reverse voltage is generated as when This achieves the same effect as that of the first embodiment.
  • the sensor module 10B of the third embodiment will be described based on FIG.
  • the third embodiment is different from the first and second embodiments in the shape of the holding member.
  • the structure of the piezoelectric substrate 12 is the same as in the first and second embodiments, and the description will be omitted.
  • the same reference numerals are given to the same components as those in the first and second embodiments.
  • the sensor module 10 ⁇ / b> B according to the present embodiment is configured to include a holding member 30 made of a spherical elastic body and a long piezoelectric substrate 12.
  • the holding member 30 when the holding member 30 is installed on a floor surface and receives pressure from above, a line connecting the pressure receiving portion 32 and the setting portion 36 with the lower end portion as the setting portion 36 as the pressure receiving portion 32 receiving the pressure at the upper end
  • the plane orthogonal to the center of the is configured as the intersection plane 34.
  • the holding member 30 is an elastic body, and when pressure is received by the pressure receiving portion 32, deformation occurs corresponding to the pressure received by the pressure receiving portion 32 at the intersecting surface 34 intersecting the pressure receiving direction.
  • the outer edge portion of the cross surface 34 is the outer peripheral portion 34A
  • the outer peripheral portion 34A is also deformed along with the deformation of the cross surface 34.
  • the same material as the holding member 20 of the first embodiment is selected for the holding member 30 of the present embodiment.
  • the piezoelectric base 12 formed in a cable shape is disposed on the outer peripheral portion 34A. Specifically, the piezoelectric substrate 12 is adhesively fixed in a state of being wound along the circumferential outer peripheral portion 34A. In other words, in the holding member 30, the piezoelectric base 12 is provided so as to surround the holding member 30 around the pressure receiving direction (arrow P in FIG. 6). In the present embodiment, the piezoelectric substrate 12 is bonded and fixed in all the contact portions with the outer peripheral portion 34A.
  • the sensor module 10B of this embodiment has the same function as that of the first and second embodiments. That is, when the pressure receiving portion 32 receives pressure in the pressure receiving direction (arrow P in FIG. 6) in the holding member 30, compression occurs between the pressure receiving portion 32 and the installation portion 36.
  • the side of the holding member 30 is outward. By expanding toward (arrow S in FIG. 6), it deforms into a flat shape. Then, the diameter of the intersection surface 34 is increased, that is, the circumferential length of the outer peripheral portion 34A is extended. By the extension of the outer peripheral portion 34A, tension is generated in the piezoelectric base 12 provided on the outer peripheral portion 34A, and a voltage is generated. When the pressure receiving portion 32 is pulled away from the installation portion 36, the circumferential length of the outer peripheral portion 34A is shortened. As a result, a compressive force is generated in the piezoelectric base 12, and a tension is applied in the piezoelectric base 12. And a reverse voltage is generated.
  • the upper end portion is defined as the pressure receiving portion 32 receiving pressure, but the portion receiving pressure (pressure receiving portion) is not necessarily the pressure receiving portion 32, and the pressure receiving direction (pressure receiving direction) Is not limited to the direction toward the center of the holding member 30 of the sphere. That is, if the cross-sectional surface 34 is expanded in diameter and the circumferential length of the outer peripheral portion 34A is extended when pressure is received, the pressure receiving portion and the pressure receiving direction are not specified. That is, in the case of the present embodiment, if the pressure is received above the cross surface 34, the pressure can be detected.
  • the pressure receiving portion 32 receiving pressure is provided on the holding member 30 made of an elastic body, and tension is applied to the outer peripheral portion 34A of the intersecting surface 34 in which deformation occurs in response to the pressure received by the pressure receiving portion 32.
  • a piezoelectric substrate 12 capable of detecting
  • the circumferential length of the outer peripheral portion 34A is extended Tension acts on the substrate 12. Then, when the piezoelectric base 12 receives tension, the piezoelectric base 12 outputs a signal corresponding to the tension.
  • a structure utilizing the cushioning property of the elastic body is adopted.
  • a voltage is generated in the piezoelectric base 12 if the holding member 30 which is an elastic body is deformed even if the pressure receiving portion in the pressure receiving portion 32 or the pressure receiving direction is deviated. Therefore, according to the sensor module 10B of the present embodiment, the detection range can be secured and the detection sensitivity can be improved while detecting the pressure with a simple structure using the piezoelectric substrate. Further, in the present embodiment, since the piezoelectric base 12 is deformed via the elastic body, the mechanical load on the piezoelectric base 12 is reduced.
  • the sensor module 10C of the fourth embodiment will be described based on FIG.
  • the fourth embodiment is different from the first embodiment in the method of arranging the piezoelectric base 12.
  • the structure of the piezoelectric substrate 12 is the same as that of the first embodiment, and the description will be omitted.
  • the same reference numerals are given to the same components as those of the first embodiment.
  • a rubber strap 14 which is a string-like elastic material is connected to the tip of the piezoelectric base 12.
  • the rubber cord 14 is wound on the adjacent surface 24 which is a cylindrical surface together with the piezoelectric base 12.
  • the sensor module 10C of this embodiment has the same function as that of the first embodiment. That is, in the holding member 20, when the pressure receiving surface 22 receives pressure from the pressure receiving direction (arrow P in FIG. 7), compression occurs between the pressure receiving surface 22 and the installation surface 26. As a result, the adjacent surface 24 is outside the holding member 20. Expand and deform in the direction (arrow S in FIG. 7). As the adjacent surface 24 expands and deforms, tension is generated in the piezoelectric base 12 and the rubber cord 14 provided on the adjacent surface 24, and a voltage is generated in the piezoelectric base 12. This achieves the same effect as that of the first embodiment.
  • the tension which can be coped with by the piezoelectric base 12 is limited by the thickness of the inner conductor 16A and the thickness of the first piezoelectric body 18A. Therefore, in the case of a material in which the amount of deformation of the adjacent surface 24 is larger than the pressure received by the pressure receiving surface 22, the piezoelectric substrate 12 may be disconnected due to the excessive tension. Therefore, in the present embodiment, the elastic deformable elastic cord 14 is connected to the piezoelectric base 12. As a result, even if the deformation amount of the adjacent surface 24 is large and the piezoelectric base 12 is subjected to excessive tension, the breakage of the piezoelectric base 12 can be suppressed by the stretch of the rubber cord 14. A coil spring may be connected instead of the rubber cord 14.
  • a protection member 28 made of an elastic body is provided on the outer peripheral portion of the holding member 20. Specifically, the adjacent surface 24 and the piezoelectric substrate 12 disposed on the adjacent surface 24 are covered with the protective member 28.
  • the structure other than the protective member 28 is the same as that of the first embodiment, and the description will be omitted.
  • the protection member 28 of the present embodiment is cylindrical in shape, and the inner diameter is equal to the outer diameter of the holding member 20.
  • the height of the protection member 28 is equal to the height of the holding member 20.
  • the height of the protective member 28 is not limited to this, and it is not necessary to provide the protective member 28 from the installation surface 26 to the pressure receiving surface 22 as long as the piezoelectric base 12 can be covered.
  • the sensor module 10D configured as described above has the same function as the sensor module 10 of the first embodiment. That is, as pressure is received by the pressure receiving surface 22, compression occurs between the pressure receiving surface 22 and the installation surface 26, and as a result, the adjacent surface 24 expands and deforms. Then, expansion and deformation of the adjacent surface 24 generate tension in the piezoelectric substrate 12 provided on the adjacent surface 24 to generate a voltage. In the case where the pressure receiving surface 22 is pulled away from the installation surface 26, the adjacent surface 24 is contracted and deformed to generate a compressive force on the piezoelectric substrate 12 provided on the adjacent surface 24, and the piezoelectric substrate 12 is tensioned. A reverse voltage is generated as when This achieves the same effect as that of the first embodiment.
  • the present embodiment exhibits the following effects. That is, in the present embodiment, by protecting the piezoelectric base 12 with the protective member 28, it is possible to prevent the obstacle from coming into contact with the piezoelectric base 12 when the sensor module 10 is used in the exposed state. In addition, by causing the protective member 28 to function as a “wipe” provided on the cylindrical surface of the holding member 20, when an excessive pressure is applied to the pressure receiving surface 22, the deformation of the adjacent surface 24 is suppressed and the piezoelectric substrate 12 is reduced. Can be suppressed.
  • the protective member 28 of the present embodiment is desirably formed of a soft material rather than the holding member 20 from the viewpoint of not suppressing the deformation of the adjacent surface 24 excessively.
  • the protection member 28 may be formed of the same material as the holding member 20. In this case, the protection member 28 and the holding member 20 may be integrally formed.
  • the sensor module 10E of the sixth embodiment will be described based on FIGS. 9A and 9B.
  • the sixth embodiment has a configuration similar to that of the fifth embodiment except that the shape of the protection member 28 is different from that of the sensor module 10D of the fifth embodiment.
  • the external appearance of the protection member 28 of the present embodiment is a rectangular solid, and a circular hole is formed from the upper surface to the lower surface. The inner diameter of this hole is equal to the outer diameter of the holding member 20.
  • the height of the protection member 28 is equal to the height of the holding member 20.
  • the height of the protective member 28 is not limited to this, and it is not necessary to provide the protective member 28 from the installation surface 26 to the pressure receiving surface 22 as long as the piezoelectric base 12 can be covered.
  • the sensor module 10E configured as described above has the same effects as the sensor module 10D of the fifth embodiment.
  • the protective member 28 of the present embodiment is desirably formed of a soft material rather than the holding member 20 from the viewpoint of not suppressing the deformation of the adjacent surface 24 excessively.
  • the protection member 28 may be formed of the same material as the holding member 20. In this case, the protection member 28 and the holding member 20 may be integrally formed.
  • the protective member 28 shown in the fifth and sixth embodiments is an example, and the shape can be designed freely as long as the piezoelectric base 12 can be covered without preventing the deformation in the adjacent surface 24. Is possible. Further, the protective member 28 having the appearance shown in the fifth and sixth embodiments may be provided to the sensor module 10A having the rectangular parallelepiped holding member 20A as in the second embodiment.
  • a protection member 38 made of an elastic body is provided on the outer peripheral portion of the holding member 30.
  • the protective member 38 covers the spherical portion excluding the vicinity of the pressure receiving portion 32 and the installation portion 36 of the holding member 30, and the piezoelectric base 12 disposed on the outer peripheral portion 34A.
  • the structure other than the protective member 38 is the same as that of the third embodiment, and the description will be omitted.
  • the protective member 38 of the present embodiment is cylindrical in appearance, and a spherical space is formed inside.
  • the inner diameter of this space is equal to the outer diameter of the holding member 30.
  • the height of the protective member 38 is slightly lower than the height of the holding member 20, and the pressure receiving portion 32 is exposed.
  • the height of the protective member 38 is not limited to this, and the protective member 38 need not be provided from the installation portion 36 to the pressure receiving portion 32 as long as the piezoelectric base 12 can be covered.
  • the sensor module 10F configured as described above has the same function as the sensor module 10B of the third embodiment. That is, as pressure is received by the pressure receiving portion 32, compression occurs between the pressure receiving portion 32 and the installation portion 36, and as a result, the circumferential length of the outer peripheral portion 34A is extended. Then, when the circumferential length of the outer peripheral portion 34A is extended, tension is generated in the piezoelectric base 12 provided on the outer peripheral portion 34A, and a voltage is generated. When the pressure receiving portion 32 is pulled away from the installation portion 36, the circumferential length of the outer peripheral portion 34A is shortened. As a result, a compressive force is generated in the piezoelectric base 12, and a tension is applied in the piezoelectric base 12. And a reverse voltage is generated.
  • this embodiment has the following effect. That is, in the present embodiment, by protecting the piezoelectric base 12 with the protective member 38, it is possible to prevent the obstacle from contacting the piezoelectric base 12 when the sensor module 10B is used in the exposed state. In addition, by causing the protective member 38 to function as a "wipe" provided on the cylindrical surface of the holding member 30, when excessive pressure is applied to the pressure receiving portion 32, the deformation of the intersecting surface 34 and the outer peripheral portion 34A is suppressed Breakage of the piezoelectric base 12 can be suppressed.
  • the protective member 38 according to the present embodiment is preferably formed of a softer material than the holding member 30 from the viewpoint of not suppressing the deformation of the intersection surface 34 and the outer peripheral portion 34A excessively.
  • the protection member 38 may be formed of the same material as the holding member 30. In this case, the protection member 38 and the holding member 20 may be integrally formed.
  • the eighth embodiment has the same configuration as that of the seventh embodiment except that the shape of the protective member 38 is different from that of the sensor module 10F of the seventh embodiment.
  • the external appearance of the protection member 38 of this embodiment is a tetragonal shape, and spherical space is formed inside. The inner diameter of this space is equal to the outer diameter of the holding member 30.
  • the height of the protection member 38 is slightly smaller than the height of the holding member 20. The height of the protective member 38 is not limited to this, and the protective member 38 need not be provided from the installation portion 36 to the pressure receiving portion 32 as long as the piezoelectric base 12 can be covered.
  • the sensor module 10G configured as described above has the same effects as the sensor module 10F of the seventh embodiment.
  • the protective member 38 according to the present embodiment is preferably formed of a softer material than the holding member 30 from the viewpoint of not suppressing the deformation of the intersection surface 34 and the outer peripheral portion 34A excessively.
  • the protection member 38 may be formed of the same material as the holding member 30. In this case, the protection member 38 and the holding member 20 may be integrally formed.
  • the protective member 38 shown in the seventh and eighth embodiments is an example, and the shape is free as long as the piezoelectric base 12 can be covered without preventing the deformation of the intersection surface 34 and the outer peripheral portion 34A. It is possible to design.
  • the piezoelectric substrate 12 is wound about one turn around the outer peripheral portion (that is, the adjacent surface 24 and the outer peripheral portion 34A) of the holding members 20, 20A, and 30. Is not limited to this. Specifically, it can be arranged as in the following modification.
  • the piezoelectric base 12 may be wound several times around the holding members 20, 20A, and 30.
  • the piezoelectric substrate 12 can be spirally wound from the upper side of the holding members 20, 20A, and 30 to the lower side.
  • the piezoelectric base 12 may be spirally wound from the pressure receiving surface 22 to the mounting surface 26 with respect to the holding member 20 of the first embodiment.
  • the piezoelectric substrate 12 can be installed on part of the holding members 20, 20A, and 30.
  • the piezoelectric base 12 may be disposed only on the first adjacent surface 24A. In this case, it is not necessary to install the piezoelectric base 12 in parallel with the pressure receiving surface 22, and the piezoelectric base 12 can be installed along the intersecting direction including the perpendicular to the pressure receiving surface 22.
  • the length at the time of installing the piezoelectric base 12 can be shortened.
  • a plurality of piezoelectric substrates 12 can be installed on the holding members 20, 20A, and 30.
  • the adjacent surface 24 can be placed around.
  • the piezoelectric base 12 may be provided for each adjacent surface 24.
  • the sensor module of each embodiment can be applied to the pressure distribution sensor 50.
  • the case where the sensor module 10 of the first embodiment is applied to the pressure distribution sensor 50 will be described as an example.
  • FIGS. 12A and 12B in the pressure distribution sensor 50 of one embodiment, a plurality of sensor modules 10 are arranged in a grid.
  • the pressure distribution sensor 50 has a total of 25 sensor modules 10 of 5 rows ⁇ 5 columns with respect to a base material 58 made of the same or flexible material as the holding member 20. Is arranged.
  • the piezoelectric base 12 provided around the holding member 20 and the piezoelectric base 12 extending from the holding member 20 are not shown. Note that the number and arrangement of the sensor modules 10 are not limited to this.
  • the upper surface 52 of the substrate 58 forms the same surface as the pressure receiving surface 22 of each sensor module 10, and the lower surface 56 of the substrate 58 forms the same surface as the mounting surface 26 of each sensor module 10. doing.
  • the positions of the upper surface 52 and the lower surface 56 of the base 58 are not limited to this, and if the respective sensor modules can be fixed, they need not necessarily be provided from the installation surface 26 to the pressure receiving surface 22.
  • the pressure distribution sensor 50 of the present embodiment when pressure is applied to the upper surface 52, each sensor module 10 is applied to the upper surface 52 by outputting a voltage corresponding to the pressure. We can know the distribution of pressure.
  • the pressure distribution sensor 50 can measure the seating surface distribution when a person is seated, for example, by installing the sensor on the seating surface of a chair. Also, for example, by placing on a bed mat, it is possible to measure the body pressure distribution when a person goes to bed.
  • the sensor module of each embodiment can be applied not only to the pressure distribution sensor as described above, but also to a pressure detection sensor such as a touch sensor, a pressure detection contact sensor, a sensor for living body measurement such as tongue pressure measurement, heartbeat, and respiration detection. It can be applied.
  • the sensor module of each embodiment can be adopted as the following sensor. For example, as a sensor, there are an impact sensor, a vibration sensor, and the like. Also, it can be adopted in a structure to which the above-mentioned sensors are attached or integrated with these sensors.
  • it can be employed in moving structures such as automobiles (for example, four-wheeled vehicles, two-wheeled vehicles, etc.), trains, carts, ships, aircraft, bicycles, trucks, trunks with wheels, robots, and actuators.
  • moving structures such as automobiles (for example, four-wheeled vehicles, two-wheeled vehicles, etc.), trains, carts, ships, aircraft, bicycles, trucks, trunks with wheels, robots, and actuators.
  • a structure for protecting a person such as a protector, a supporter, shoes, clothes, a hat, a helmet and the like.
  • it can be adopted as a fixed material such as a wall material, a window frame, a floor material, a carpet, a cushion, a bed, a chair, a vehicle seat and the like.
  • a floor material a wood, a plastic, a tatami, the simulation tatami made of resin, a metal, glass etc. are mentioned, for example.
  • the present invention will be more specifically described by way of examples. However, the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded.
  • As an Example and a comparative example multiple sensor modules 10 which arranged cable-like piezoelectric base 12 were manufactured.
  • the sensor module 10 includes a cylindrical holding member 20 and a piezoelectric base 12 wound around an adjacent surface 24 which is a side surface of the holding member 20.
  • the piezoelectric substrate 12 is fixed by an adhesive at all of the contact portions with the adjacent surface 24. That is, at the contact portion between the piezoelectric substrate 12 and the adjacent surface 24, an adhesive layer (not shown) is present.
  • a micro slit ribbon having a thickness of 50 ⁇ m and a width of 0.6 mm was produced from a piezoelectric film (PLA film).
  • PPA film piezoelectric film
  • a rolled copper foil having a width of 0.3 mm and a thickness of 30 ⁇ m was densely lapped in the Z winding direction so that the micro slit ribbon is not exposed from the outside as an outer conductor, and a piezoelectric substrate 12 was obtained. Furthermore, in order to actually detect pressure, the piezoelectric substrate 12 is cut to 70 mm, 60 mm is an area where strain is actually measured, and the remaining 10 mm portion is used as an A / D converter as a connection electrode (National Instruments Company: USB-6210) (refer to FIG. 14) and evaluated.
  • USB-6210 National Instruments Company
  • the sensor module 10 of each embodiment is cylindrical and has a diameter of 20 mm and a height of 5 mm.
  • the holding member 20 on which the piezoelectric substrate 12 is placed is a liquid B comprising a polyol and a dibasic acid ester, a B comprising 4-4′-MDI and a dibasic acid ester
  • the solution was mixed with the solution at a ratio of 10: 1 to obtain a column-shaped urethane.
  • the piezoelectric base 12 is disposed parallel to the pressure receiving surface 22 and so as to make one turn around the upper and lower centers of the adjacent surface 24 (see FIG. 1).
  • the piezoelectric substrate 12 was fixed to the adjacent surface 24 with an adhesive (Cemedine Corporation: Super X_No. 8008).
  • Example 2 In the sensor module 10 of Example 2, the holding member 20 is made by mixing a polyol A, a liquid A composed of a dibasic acid ester, a 4-4′-MDI, and a liquid B composed of a dibasic acid ester 4: 1. It was obtained by molding the urethane into a cylindrical shape. Then, in the formed holding member 20, the piezoelectric base 12 is disposed parallel to the pressure receiving surface 22 and so as to make one turn around the upper and lower centers of the adjacent surface 24 (see FIG. 1). At this time, the piezoelectric substrate 12 was fixed to the adjacent surface 24 with an adhesive (Cemedine Corporation: Super X_No. 8008).
  • Example 3 In the sensor module 10 of Example 3, the holding member 20 was obtained by molding a silicone elastomer in a cylindrical shape. Then, in the formed holding member 20, the piezoelectric base 12 is disposed parallel to the pressure receiving surface 22 and so as to make one turn around the upper and lower centers of the adjacent surface 24 (see FIG. 1). At this time, the piezoelectric substrate 12 was fixed to the adjacent surface 24 with an adhesive (Cemedine Corporation: Super X_No. 8008).
  • Example 4 In the sensor module 10 of Example 4, the holding member 20 was obtained by molding isoprene rubber in a cylindrical shape. Then, in the formed holding member 20, the piezoelectric base 12 is disposed parallel to the pressure receiving surface 22 and so as to make one turn around the upper and lower centers of the adjacent surface 24 (see FIG. 1). At this time, the piezoelectric substrate 12 was fixed to the adjacent surface 24 with an adhesive (Cemedine Corporation: Super X_No. 8008).
  • Example 5 In the sensor module 10 of Example 5, the holding member 20 was obtained by molding an acrylic resin into a cylindrical shape. Then, in the formed holding member 20, the piezoelectric base 12 is disposed parallel to the pressure receiving surface 22 and so as to make one turn around the upper and lower centers of the adjacent surface 24 (see FIG. 1). At this time, the piezoelectric substrate 12 was fixed to the adjacent surface 24 with an adhesive (Cemedine Corporation: Super X_No. 8008).
  • Comparative example 1 In the sensor module 100 of Comparative Example 1, the same holding member 20 as that of Example 2 was used. And as FIG. 16A showed, the piezoelectric base material 12 was arrange
  • Comparative example 2 In the sensor module 110 of Comparative Example 2, the same holding member 20 as that of Example 2 and Comparative Example 1 was used. Then, as shown in FIG. 16B, the piezoelectric substrate 12 was disposed on the installation surface 26 which is the back surface (lower surface) of the holding member 20, and was fixed with an adhesive (Cemedine Corporation: Super X_No. 8008).
  • the amount of depression (mm) per unit load was measured in order to grasp the physical properties of the holding member 20 of each example and each comparative example manufactured as described above. Specifically, the amount of depression (mm) when a metal cylinder with a diameter of 10 mm is pushed into the pressure receiving surface 22 of the holding member 20 with a load of 1 N using a tensile tester (A & D Inc .: Tensilon RTG 1250) was measured.
  • the tensile tester 200 includes a crosshead 210 moving up and down, a load cell 220 fixed to the crosshead 210, an extrusion rod 225 mounted on the tip of the load cell 220, and a measurement object And a mount 230 to be installed.
  • the tip end of the push rod 225 is formed in a cylindrical shape having a diameter of 10 mm.
  • the sensor module 10 was fixed to the pedestal 230 such that the push rod 225 was in contact with the center of the pressure receiving surface 22.
  • the AD converter 240 the load detected by the load cell 220 and the distortion value which is the movement amount of the cross head 210 are input. Then, the information digitized by the AD converter 240 is output to the analysis PC 250, and each detection value is calculated in the analysis PC 250. As mentioned above, the amount of dent per unit load of holding member 20 was calculated
  • the voltage sensitivity was measured using a force gauge 310 (SHIMPO: FGP-10), an AD converter 320 (National Instruments: USB-6210), and an analysis PC 330, as shown in FIG.
  • the force gauge 310 is provided with a pressing rod 315 having a disk-like pressing portion with a diameter of 12 mm. Further, in the sensor module 10 to be measured, the piezoelectric base 12 is connected to the AD converter 320.
  • the sensor module 10 is set on the surface of a platen or the like, and the pressing rod 315 is pressed vertically in contact with the central portion of the pressure receiving surface 22 of the sensor module 10. Then, with the deformation of the holding member 20, tension is applied to the piezoelectric base 12 disposed on the adjacent surface 24, and a charge is generated by the piezoelectric effect.
  • the voltage generated by the generation of the charge was measured by the PC for analysis 330 through the AD converter 320. Next, the voltage sensitivity was calculated as follows.
  • Table 1 shows the measurement results of the depression amount and the calculation results of the voltage sensitivity in Examples 1 to 5.
  • shaft is shown.
  • Table 1 it can be seen that in each example, the larger the amount of depression, the higher the voltage sensitivity. Further, as shown in FIG. 15, the correlation between the amount of depression and the voltage sensitivity indicates that it is in a proportional relationship.
  • the amount of depression per unit load is in the range of 0.01 mm to 1.0 mm
  • a proportional relationship is established between the amount of depression and the voltage sensitivity.
  • the hardness of the holding member 20 represented by the amount of dents and voltage sensitivity have a proportional relation.
  • the pressure applied to the pressure receiving surface 22 is increased by using the holding member 20 in which the amount of depression is in the range of 0.01 mm to 1.0 mm, more preferably in the range of 0.03 mm to 0.5 mm. It can be detected by sensitivity.
  • the dent amount per unit load is 2.097 mm / N, which is large compared to each example, but the voltage sensitivity is 0.0258 V / N, and Example 5 Next low.
  • the agar holding member 20 is too soft as compared to the material of the holding member 20 in each embodiment, and the pressure received by the pressure receiving surface 22 is not transmitted to the adjacent surface 24. That is, only the pressure receiving surface 22 is deformed, and the adjacent surface 24 is hardly deformed. Therefore, no tension is applied to the piezoelectric base 12 and no voltage is generated.
  • the voltage sensitivity of the fifth embodiment having the acrylic holding member 20 is lower than that of the other embodiments, a large pressure (for example, a load larger than a load of 20 N when the voltage sensitivity is measured) is measured.
  • the sensor module in the case is sufficiently within the practical range. Based on the above, when the measurement load is small, the sensor module 10 having the soft holding member 20 is adopted, and when the measurement load is large, the sensor module 10 having the hard holding member 20 is adopted to measure the load.
  • a suitable sensor module can be provided.
  • Table 2 shows the calculation results of the voltage sensitivity of Example 2 and Comparative Examples 1 and 2. As shown in Table 2, when Example 2 having the holding member 20 of the same material and Comparative Examples 1 and 2 are compared, it is better to install the piezoelectric substrate 12 on the adjacent surface 24 which is the side surface of the holding member 20. It can be seen that the voltage sensitivity is high. On the other hand, Comparative Example 1 in which the piezoelectric substrate 12 is installed on the pressure receiving surface 22 which is the surface of the holding member 20 and Comparative Example 2 in which the piezoelectric substrate 12 is installed on the installation surface 26 which is the back surface of the holding member 20 are examples. The voltage sensitivity is lower than 2. In addition, a difference occurs in the voltage sensitivity between Comparative Example 1 and Comparative Example 2.
  • Comparative Examples 1 and 2 the voltage sensitivity is different depending on whether the piezoelectric base 12 is provided on the front surface or the back surface with respect to the holding member 20 which is an elastic body. is there. And, in the case of Comparative Example 1, since the load is directly applied to the piezoelectric substrate 12, it can be said that the mechanical load is large. Therefore, it can be said that the sensor module 100 of Comparative Example 1 is easily broken, for example, the piezoelectric base 12 is broken when a pointed object or the like comes into contact. Based on the above, it is not necessary to distinguish and use the front and back as compared with Comparative Examples 1 and 2, and it can be said that the sensor module can cope with a high load and can be highly sensitive.
  • Example 6 verified the case where the pressure receiving surface 22 was pulled away from the installation surface 26.
  • the sensor module 10 according to the sixth embodiment is cylindrical and has a diameter of 50 mm and a height of 20 mm.
  • the piezoelectric substrate 12 of Example 6 is the same as the piezoelectric substrate of each of the embodiments described above.
  • the holding member 20 of Example 6 is made of natural rubber sponge.
  • the piezoelectric base 12 is disposed parallel to the pressure receiving surface 22 and so as to make one turn around the upper and lower centers of the adjacent surface 24 (see FIG. 1).
  • the piezoelectric substrate 12 was fixed to the adjacent surface 24 with an adhesive (Cemedine Corporation: Super X_No. 8008).
  • the pressure receiving surface 22 and the installation surface 26 are provided with hooks (specifically, made by Mitsuya: suspension metal fittings BX1-16).
  • the manufactured sensor module 10 of Example 6 was subjected to measurement of charge amount and deformation amount by a tensile test.
  • the amount of deformation was determined by measuring the amount of displacement when a tensile load of 5 N was applied between the pressure receiving surface 22 and the installation surface 26 using a tensile tester (A & D Inc .: Tensilon RTG 1250).
  • the amount of charge was measured by connecting an electrometer (manufactured by Keithley, Inc .: Model 617) to the piezoelectric substrate 12.
  • the deformation per unit load was 0.205 mm / N
  • the charge per unit load was -30.26 pC / N.
  • the charge amount is positive when the pressure receiving surface 22 is compressed and tension is applied to the piezoelectric substrate 12, in the case of Example 6 in which the pressure receiving surface 22 is pulled and a compressive force is applied to the electric substrate 12, the charge is The amount is negative.
  • the adjacent surface 24 is shrunk to generate a compressive force on the piezoelectric substrate 12 provided on the adjacent surface 24. It was confirmed that charge (that is, voltage) was generated in the opposite direction to that when tension was applied.
  • sensor module 12 piezoelectric substrate 14 rubber string (elastic material) 16A internal conductor (conductor) 18A first piezoelectric body 18B second piezoelectric body 20 holding member 22 pressure receiving surface 24 adjacent surface 24A first adjacent surface 24B second adjacent surface 24C third adjacent surface 24D fourth adjacent surface 28 protective member 30 holding member 32 pressure receiving portion 34 Crossed surface 34A Peripheral part (outer edge of crossed surface) 38 Protective member 50 Pressure distribution sensor

Landscapes

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Abstract

センサモジュール１０は、弾性体からなる保持部材２０と、保持部材２０において圧力を受ける受圧面２２と、保持部材２０において受圧面２２で受けた圧力に対応して変形が生じ、かつ受圧面２２に隣接する隣接面２４と、隣接面２４上に配置される長尺状の圧電基材１２と、を備えている。

Description

センサモジュール及びこれを備えた圧力分布センサ
　本発明は、センサモジュール及びこれを備えた圧力分布センサに関する。
　最近、圧電性を有する材料を、導体に被覆して利用する試みがなされている。
　例えば、中心から外側に向かって順に同軸状に配置された中心導体、圧電材料層、外側導体及び外被から構成される、圧電ケーブルが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。特許文献１及び２に記載の圧電ケーブルでは、圧電ケーブルそのものが圧力検知装置とされている。
　一方、圧電ケーブルをセンサとして組み込んだ圧力検知装置も制作されている。例えば、特許文献３では、波型に配した圧電ケーブルをマットレスに組み込んだ人体の検知が可能なベット装置が開示されている。また、例えば、特許文献４では、ウレタンゴム製の防水防塵構成のセンサマット内部に波型に配した圧電ケーブルを組み込んだ侵入警報装置が開示されている。
　　　［特許文献１］特開平１０－１３２６６９号公報
　　　［特許文献２］特開２０１０－０７１８４０号公報
　　　［特許文献３］特開２００５－３５１７８１号公報
　　　［特許文献４］特開２００８－１４６５２８号公報
　ところで、特許文献３又は４に示す圧力検知装置では、検知範囲を広げるために、また検知感度を確保するために圧電ケーブルを加圧面に対して波型に配置している。一方、加圧面に対して圧電ケーブルを波型に配置することで、構造の複雑化や製造コストの増大という問題が生じている。
　本発明の一態様の目的は、圧力の検知に際し、圧電基材を用いた簡易な構造でありながら、検知範囲を確保することができ、検知感度を向上させることが可能なセンサモジュール及びこれを備えた体圧分布センサを提供することである。
　前記課題を達成するための具体的手段は、以下の通りである。
＜１＞　弾性体からなる保持部材と、
　前記保持部材において圧力を受ける受圧面と、
　前記保持部材において前記受圧面で受けた前記圧力に対応して変形が生じ、かつ前記受圧面に隣接する隣接面と、
　前記隣接面上に配置される長尺状の圧電基材と、
　を備えたセンサモジュール。
＜２＞　前記圧電基材は、前記隣接面において、前記圧力の受圧方向周りに前記保持部材を囲むように設けられている＜１＞に記載のセンサモジュール。
＜３＞　弾性体からなる保持部材と、
　前記保持部材において圧力を受ける受圧部と、
　前記保持部材において前記受圧部で受けた前記圧力に対応して変形が生じ、かつ前記圧力の受圧方向と交わる交差面と、
　前記交差面の外縁部に沿って配置される長尺状の圧電基材と、
　を備えたセンサモジュール。
＜４＞　前記保持部材は、荷重を加えたときの単位荷重当たりの変形量が０．０１ｍｍ～１．０ｍｍの範囲にある＜１＞～＜３＞の何れかに記載のセンサモジュール。
＜５＞　前記圧電基材は、長尺状の導体と、前記導体に対して一方向に螺旋状に巻回された長尺状の圧電体とを備え、
　前記圧電体は、有機圧電材料で形成されている＜１＞～＜４＞の何れかに記載のセンサモジュール。
＜６＞　前記圧電体は、光学活性を有するヘリカルキラル高分子（Ａ）である＜５＞に記載のセンサモジュール。
＜７＞　前記ヘリカルキラル高分子（Ａ）は、ポリ乳酸である＜６＞に記載のセンサモジュール。
＜８＞　前記圧電基材の先端には紐状の弾性物が接続されており、前記弾性物は前記圧電基材と共に前記保持部材に配置されている＜１＞～＜７＞の何れかに記載のセンサモジュール。
＜９＞　前記保持部材の外周部に設けられた弾性体からなる保護部材を備えた＜１＞～＜８＞の何れかに記載のセンサモジュール。
＜１０＞　＜１＞～＜９＞の何れかに記載のセンサモジュールを格子状に複数配置した圧力分布センサ。
　本発明の一態様によれば、圧力の検知に際し、圧電基材を用いた簡易な構造でありながら、検知範囲を確保することができ、検知感度を向上させることができる。
第１の実施形態のセンサモジュールの斜視図である。 第１の実施形態に係る圧電基材の具体的態様Ａを示す側面図である。 図２ＡのＸ－Ｘ’線断面図である。 第１の実施形態に係る圧電基材の具体的態様Ｂを示す側面図である。 第１の実施形態に係る圧電基材の具体的態様Ｃを示す側面図である。 第２の実施形態のセンサモジュールの斜視図である。 第３の実施形態のセンサモジュールの斜視図である。 第４の実施形態のセンサモジュールの斜視図である。 第５の実施形態のセンサモジュールの平面図である。 第５の実施形態のセンサモジュールの側面図である。 第６の実施形態のセンサモジュールの平面図である。 第６の実施形態のセンサモジュールの側面図である。 第７の実施形態のセンサモジュールの平面図である。 第７の実施形態のセンサモジュールの側面図である。 第８の実施形態のセンサモジュールの平面図である。 第８の実施形態のセンサモジュールの側面図である。 圧力分布センサの平面図である。 圧力分布センサの側面図である。 凹み量測定用の引張試験機の正面図である。 電圧感度の測定に係る装置の概念図である。 凹み量と電圧感度との相関を示すグラフである。 比較例１のセンサモジュールの斜視図である。 比較例２のセンサモジュールの斜視図である。
　以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
　本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
　本明細書において、長尺平板状の圧電体（第１の圧電体及び第２の圧電体）の「主面」とは、長尺平板状の圧電体の厚さ方向に直交する面（言い換えれば、長さ方向及び幅方向を含む面）を意味する。
　本明細書中において、部材の「面」は、特に断りが無い限り、部材の「主面」を意味する。
　本明細書において、厚さ、幅、及び長さは、通常の定義どおり、厚さ＜幅＜長さの関係を満たす。
　本明細書において、「接着」は、「粘着」を包含する概念である。また、「接着層」は、「粘着層」を包含する概念である。
　本明細書において、２つの線分のなす角度は、０°以上９０°以下の範囲で表す。
　本明細書において、「フィルム」は、一般的に「フィルム」と呼ばれているものだけでなく、一般的に「シート」と呼ばれているものをも包含する概念である。
＜第１の実施形態＞
　図１～図４を基に、第１の実施形態として、センサモジュール１０について説明する。
〔センサモジュール〕
　図１に示されるように、本実施形態に係るセンサモジュール１０は、円柱状の弾性体からなる保持部材２０と、長尺状の圧電基材１２と、を含んで構成されている。
　保持部材２０は、例えば、床面に設置して上方から圧力を受ける場合、上面が圧力を受ける受圧面２２として、下面が設置面２６として、受圧面２２及び設置面２６に隣接する側面（円柱面）が隣接面２４として構成される。上述のように、保持部材２０は弾性体であって、隣接面２４は、受圧面２２で受けた圧力に対応して変形が生じる。なお、本実施形態の受圧面２２は平面であるが、これに限らず、曲面を有していてもよい。例えば、受圧面２２は、加圧する対象物の形状に合わせた面を備えるとよい。
　隣接面２４には、長尺状、つまりケーブル状に形成された圧電基材１２が配置されている。詳しくは、圧電基材１２は円柱面である隣接面２４上に巻き付けられた状態で接着固定されている。換言すると、圧電基材１２は、隣接面２４において、圧力の受圧方向（図１の矢印Ｐ）周りに保持部材２０を囲むように設けられている。なお、本実施形態では圧電基材１２は、隣接面２４との接触部の全てにおいて接着固定されている。本実施形態の圧電基材１２は長さ方向に張力が印加されたときに、電圧が発生する。圧電基材１２の詳細については後述する。
　ここで、保持部材２０としては、以下の材料を採用することができる。
　シリコーンエラストマー、アクリルエラストマー、ウレタンエラストマー、フッ素系エラストマー、パーフルオロエラストマー、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリンゴム等のエラストマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリイミド、ポリエステル、環状ポリオレフィン、スチレン・アクリロニトリル共重合体、スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、メタクリル・スチレン共重合体、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、セルロース系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂及びこれらの共重合体やアロイ、変性体、発泡体（フォーム）といった高分子材料などを使用することができる。
　本実施形態のセンサモジュール１０は次の作用を有している。すなわち、保持部材２０において受圧面２２が受圧方向（図１の矢印Ｐ）から圧力を受けると、受圧面２２と設置面２６との間で圧縮が生じる結果、隣接面２４は保持部材２０の外方（図１の矢印Ｓ）に向けて膨張変形する。上述のとおり、隣接面２４には圧電基材１２が設けられており、隣接面２４が膨張変形することで圧電基材１２には張力が発生し、電圧が発生する。
　また、保持部材２０において受圧面２２が受圧方向（図１の矢印Ｐ）と反対方向の圧力を受けると、受圧面２２が設置面２６から引き離される結果、隣接面２４は保持部材２０の内方（図１の矢印Ｓと逆方向）に向けて収縮変形する。上述のとおり、隣接面２４には圧電基材１２が設けられており、隣接面２４が収縮変形することで圧電基材１２には圧縮力が発生し、圧電基材１２では張力が付与された時と逆向きの電圧が発生する。
　なお、本実施形態では、圧力を受ける部位（受圧部位）は必ずしも受圧面２２の中央部である必要はなく、また、圧力を受ける方向（受圧方向）は、受圧面２２に垂直である必要はない。すなわち、圧力を受けた際に隣接面２４が変形する態様であれば、受圧部位及び受圧方向は特定されない。
　本実施形態の保持部材２０は、受圧面２２を直径１０ｍｍの金属製の円柱で押し込んだ際の単位荷重当たりの凹み量が０．０１ｍｍ～1．０ｍｍの範囲となる硬さが望ましく、凹み量が０．０３ｍｍ～０．５ｍｍの範囲となる硬さがより望ましい。上記範囲に設定することにより、受圧面２２に対して加えられた圧力を高い感度で検出することができる。
〔圧電基材〕
　本実施形態のセンサモジュール１０において圧力検出に用いられる圧電基材の概要について説明する。
　本実施形態の圧電基材は、長尺状の導体と、前記導体に対して一方向に螺旋状に巻回された長尺状の第１の圧電体と、を備える。
　第１の圧電体としては、有機圧電材料を用いることができ、有機圧電材料としては低分子材料、高分子材料を問わず採用でき、例えば、ポリフッ化ビニリデン、あるいはポリフッ化ビニリデン系共重合体、ポリシアン化ビニリデンあるいはシアン化ビニリデン系共重合体あるはナイロン９、ナイロン１１などの奇数ナイロンや、芳香族ナイロン、脂環族ナイロン、あるいはポリ乳酸などのヘリカルキラル高分子や、ポリヒドロキシブチレートなどのポリヒドロキシカルボン酸、セルロース系誘導体、ポリウレアなどが挙げられる。
　第１の圧電体としては、良好な圧電特性、加工性、入手容易性等の観点から、高分子の有機圧電材料、特に光学活性を有するヘリカルキラル高分子であることが好ましい。
　前記本実施形態の圧電基材は、
　前記第１の圧電体が、光学活性を有するヘリカルキラル高分子（Ａ）（以下、単に「ヘリカルキラル高分子（Ａ）」ともいう）を含み、
　前記第１の圧電体の長さ方向と、前記第１の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向と、が略平行であり、
　Ｘ線回折測定から下記式（ａ）によって求められる前記第１の圧電体の配向度Ｆが０．５以上１．０未満の範囲である圧電基材。
配向度Ｆ＝（１８０°―α）／１８０°・・（ａ）
　ただし、αは配向由来のピークの半値幅を表す。αの単位は、°である。
　以下、本実施形態の圧電基材の説明において、「長尺状の導体」を、単に「導体」と称して説明することがあり、「長尺状の第１の圧電体」を、単に「第１の圧電体」と称して説明することがある。なお、「一方向」とは、本実施形態の圧電基材を導体の軸方向の一端側から見たときに、第１の圧電体が導体の手前側から奥側に向かって巻回されている方向をいう。具体的には、右方向（右巻き、即ち時計周り）又は左方向（左巻き、即ち反時計周り）をいう。
　ここで、第１の圧電体の配向度Ｆは、第１の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）の配向の度合いを示す指標であり、例えば、広角Ｘ線回折装置（リガク社製 ＲＩＮＴ２５５０、付属装置：回転試料台、Ｘ線源：ＣｕＫα、出力：４０ｋＶ ３７０ｍＡ、検出器：シンチレーションカウンター）により測定されるｃ軸配向度である。
　配向度Ｆは、上記広角Ｘ線解析装置を用いて、サンプル（リボン状圧電体、糸状圧電体）をホルダーに固定し、結晶面ピーク［（１１０）面／（２００）面］の方位角分布強度を測定した。
　得られた方位角分布曲線（Ｘ線干渉図）において、結晶化度、及びピークの半値幅（α）から上記式（ｂ）よりヘリカルキラル高分子（Ａ）の配向度Ｆ（Ｃ軸配向度）を算出して評価した。
　本実施形態の圧電基材は、上記構成を備えることにより、圧電感度に優れ、圧電出力の安定性にも優れる。
　より詳細には、本実施形態の圧電基材では、第１の圧電体がヘリカルキラル高分子（Ａ）を含むこと、第１の圧電体の長さ方向とヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向とが略平行であること、及び、第１の圧電体の配向度Ｆが０．５以上１．０未満であることにより圧電性が発現される。
　その上で、本実施形態の圧電基材は、上記第１の圧電体が、導体に対して一方向に螺旋状に巻回された構成をなす。
　本実施形態の圧電基材では、第１の圧電体を上記のように配置することにより、圧電基材の長さ方向に張力（応力）が印加されたときに、ヘリカルキラル高分子（Ａ）にずり力が加わり、圧電基材の径方向にヘリカルキラル高分子（Ａ）の分極が生じる。その分極方向は、螺旋状に巻回された第１の圧電体を、その長さ方向に対して平面と見做せる程度の微小領域の集合体とみなした場合、その構成する微小領域の平面に、張力（応力）に起因したずり力がヘリカルキラル高分子に印加された場合、圧電応力定数ｄ１４に起因して発生する電界の方向と略一致する。
　具体的には、例えばポリ乳酸においては、分子構造が左巻き螺旋構造からなるＬ－乳酸のホモポリマー（ＰＬＬＡ）の場合、ＰＬＬＡの主配向方向と長さ方向が略平行な第１の圧電体を、導体に対して、左巻きに螺旋状に巻回した構造体に、張力（応力）が印加されると、径方向に平行に、張力と垂直な円状断面の円の中心から外側方向への電界（分極）が発生する。また、これとは逆にＰＬＬＡの主配向方向と長さ方向が略平行な第１の圧電体を、導体に対して、右巻きに螺旋状に巻回した構造体に、張力（応力）が印加された場合、径方向に平行に、張力と垂直な円状断面の円の外側から中心方向への電界（分極）が発生する。
　また、例えば分子構造が右巻き螺旋構造からなるＤ－乳酸のホモポリマー（ＰＤＬＡ）の場合、ＰＤＬＡの主配向方向と長さ方向が略平行な第１の圧電体を、導体に対して、左巻きに螺旋状に巻回した構造体に、張力（応力）が印加されると、径方向に平行に、張力と垂直な円状断面の円の外側から中心方向への電界（分極）が発生する。また、これとは逆にＰＤＬＡの主配向方向と長さ方向が略平行な第１の圧電体を、導体に対して、右巻きに螺旋状に巻回した構造体に、張力（応力）が印加されると、径方向に平行に、張力と垂直な円状断面の円の中心から外側方向への電界（分極）が発生する。
　これにより、圧電基材の長さ方向に張力が印加された際、螺旋状に配置された第１の圧電体の各部位において、張力に比例した電位差が位相の揃った状態で発生するため、効果的に張力に比例した電圧信号が検出されると考えられる。
　従って、本実施形態の圧電基材によれば、圧電感度に優れ、圧電出力の安定性にも優れた圧電基材が得られる。
　特に、ヘリカルキラル高分子（Ａ）として、非焦電性のポリ乳酸系高分子を用いた圧電基材は、焦電性のＰＶＤＦを用いた圧電基材に比べ、圧電感度の安定性、及び圧電出力の安定性（経時又は温度変化に対する安定性）がより向上する。
　また、前述の特許文献４（特開２００８－１４６５２８号公報）に記載の圧電性繊維を備える圧電単位では、導電性繊維に対する圧電性繊維の巻回方向が限定されていない上、ずり力を構成する力の起点も力の方向も、本実施形態の圧電基材とは異なる。このため、特許文献４に記載の圧電単位に張力を印加しても、圧電単位の径方向に分極が生じないため、即ち、圧電応力定数ｄ１４に起因して発生する電界の方向に分極が生じないため、圧電感度が不足すると考えられる。
　ここで、第１の圧電体の長さ方向と、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向と、が略平行であることは、第１の圧電体が長さ方向への引張に強い（即ち、長さ方向の引張強度に優れる）という利点を有する。従って、第１の圧電体を、導体に対して一方向に螺旋状に巻回しても破断しにくくなる。
　更に、第１の圧電体の長さ方向と、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向と、が略平行であることは、例えば、延伸された圧電フィルムをスリットして第１の圧電体（例えばスリットリボン）を得る際の生産性の面でも有利である。
　本明細書中において、「略平行」とは、２つの線分のなす角度が、０°以上３０°未満（好ましくは０°以上２２．５°以下、より好ましくは０°以上１０°以下、更に好ましくは０°以上５°以下、特に好ましくは０°以上３°以下）であることを指す。
　また、本明細書中において、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向とは、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の主たる配向方向を意味する。ヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向は、第１の圧電体の配向度Ｆを測定することによって確認できる。
　また、原料を溶融紡糸した後にこれを延伸して、第１の圧電体を製造する場合、製造された第１の圧電体におけるヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向は、主延伸方向を意味する。主延伸方向とは、延伸方向を指す。
　同様に、フィルムの延伸及び延伸されたフィルムのスリットを形成して第１の圧電体を製造する場合、製造された第１の圧電体におけるヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向は、主延伸方向を意味する。ここで、主延伸方向とは、一軸延伸の場合には延伸方向を指し、二軸延伸の場合には、延伸倍率が高い方の延伸方向を指す。
　以下、本発明に係る圧電基材の第１の実施形態について詳細に説明する。
〔第１の実施形態の圧電基材〕
　第１の実施形態の圧電基材は、長尺状の導体が内部導体であり、長尺状の第１の圧電体が、内部導体の外周面に沿って一方向に螺旋状に巻回されていることが好ましい。
　導体として、内部導体を用いることにより、内部導体の軸方向に対して、第１の圧電体が螺旋角度βを保持して一方向に螺旋状に配置されやすくなる。
　ここで、「螺旋角度β」とは、導体の軸方向と、導体の軸方向に対して第１の圧電体が配置される方向（第１の圧電体の長さ方向）とがなす角度を意味する。
　これにより、例えば、圧電基材の長さ方向に張力が印加されたときに、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の分極が、圧電基材の径方向に発生しやすくなる。この結果、電気的特性として効果的に張力に比例した電圧信号（電荷信号）が検出される。
　さらに、上記構成の圧電基材は、同軸ケーブルに備えられる内部構造（内部導体及び誘電体）と同一の構造となるため、例えば、上記圧電基材を同軸ケーブルに適用した場合、電磁シールド性が高く、ノイズに強い構造となり得る。
　第１の実施形態の圧電基材は、さらに、前記一方向とは異なる方向に螺旋状に巻回された長尺状の第２の圧電体を備えることが好ましい。
　さらに、第２の圧電体が、光学活性を有するヘリカルキラル高分子（Ａ）を含み、
　第２の圧電体の長さ方向と、第２の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向と、が略平行であり、
　Ｘ線回折測定から前記式（ａ）によって求められる第２の圧電体の配向度Ｆが０．５以上１．０未満の範囲であり、
　第１の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）のキラリティと、第２の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）のキラリティと、が互いに異なることが好ましい。
　これにより、例えば、圧電基材の長さ方向に張力が印加されたときに、第１の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）、及び第２の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）の両方に分極が生じる。分極方向はいずれも圧電基材の径方向である。
　この結果、より効果的に張力に比例した電圧信号（電荷信号）が検出される。従って、圧電感度、及び圧電出力の安定性がより向上する。
　特に、第１の実施形態の圧電基材が、第１の外部導体を備え、かつ圧電体が第１の圧電体及び第２の圧電体を備える二層構造をなす場合、内部導体や第１の外部導体に対して、第１の圧電体及び第２の圧電体の空隙が少なく密着させることが可能となり、張力によって発生した電界が効率よく電極に伝達されやすい。従って、より高感度なセンサを実現するのに好適な形態である。
　第１の実施形態の圧電基材は、圧電感度、及び圧電出力の安定性を向上する観点から、さらに、内部導体の外周面に沿って螺旋状に巻回された第１の絶縁体を備え、
　第１の絶縁体が、第１の圧電体から見て、内部導体とは反対側に配置されていることが好ましい。
　例えば、第１の実施形態の圧電基材が第１の外部導体を備える場合には、圧電基材を繰り返し屈曲したり、小さい曲率半径で屈曲させると、巻回した第１の圧電体に隙間ができやすく、内部導体と第１の外部導体とが電気的に短絡する可能性がある。その場合、第１の絶縁体を配置することにより、内部導体と第１の外部導体を電気的により確実に遮蔽することが可能となる。また、屈曲して使用される用途においても高い信頼性を確保することが可能となる。
　第１の実施形態の圧電基材は、さらに、一方向とは異なる方向に巻回された長尺状の第２の圧電体を備え、
　第２の圧電体が、光学活性を有するヘリカルキラル高分子（Ａ）を含み、
　第２の圧電体の長さ方向と、第２の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向と、が略平行であり、
　Ｘ線回折測定から前記式（ａ）によって求められる第２の圧電体の配向度Ｆが０．５以上１．０未満の範囲であり、
　第１の圧電体と第２の圧電体とは交互に交差された組紐構造をなし、
　第１の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）のキラリティと、第２の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）のキラリティと、が互いに異なることが好ましい。
　これにより、例えば、圧電基材の長さ方向に張力が印加されたときに、第１の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）、及び第２の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）の両方に分極が生じる。分極方向はいずれも圧電基材の径方向である。
　これにより、より効果的に張力に比例した電圧信号が検出される。この結果、圧電感度、及び圧電出力の安定性がより向上する。
　特に、第１の実施形態の圧電基材が、第１の外部導体を備え、かつ圧電体が第１の圧電体及び第２の圧電体を備える組紐構造をなす場合、第１の圧電体及び第２の圧電体間に適度な空隙があるため、圧電基材が屈曲変形させるような力が働いた際にも、空隙が変形を吸収し、しなやかに屈曲変形し易くなる。そのため、第１の実施形態の圧電基材は３次元平面に沿わすような、例えばウェアラブル製品の一構成部材として好適に使用できる。
　第１の実施形態の圧電基材は、圧電感度、及び圧電出力の安定性を向上する観点から、さらに、内部導体の外周面に沿って巻回された第１の絶縁体を備え、
　第１の圧電体と第１の絶縁体とは交互に交差された組紐構造をなすことが好ましい。
　これにより、圧電基材の屈曲変形時において、第１の圧電体が内部導体に対して一方向に巻回した状態が保持されやすくなる。この態様の組紐構造においては、第１の圧電体に張力がかかりやすくなる観点から、第１の圧電体と第１の絶縁体との隙間が無い方が好ましい。
　第１の実施形態の圧電基材において、圧電感度、及び圧電出力の安定性を向上する観点から、第１の圧電体は、内部導体の軸方向に対して、１５°～７５°（４５°±３０°）の角度を保持して巻回されていることが好ましく、３５°～５５°（４５°±１０°）の角度を保持して巻回されていることがより好ましい。
　第１の実施形態の圧電基材において、圧電感度、及び圧電出力の安定性を向上する観点から、第１の圧電体は、単数又は複数の束からなる繊維形状を有し、第１の圧電体の断面の長軸径は、０．０００１ｍｍ～１０ｍｍであることが好ましく、０．００１ｍｍ～５ｍｍであることがより好ましく、０．００２ｍｍ～１ｍｍであることが更に好ましい。
　ここで、「断面の長軸径」は、第１の圧電体（好ましくは繊維状圧電体）の断面が円形状である場合、「直径」に相当する。
　第１の圧電体の断面が異形状である場合、「断面の長軸径」とは、断面の幅の中で、最も長い幅とする。
　第１の圧電体が複数の束からなる圧電体の場合、「断面の長軸径」とは、複数の束からなる圧電体の断面の長軸径とする。
　本実施形態の圧電基材（例えば、第１の実施形態の圧電基材）において、圧電感度、及び圧電出力の安定性を向上する観点から、第１の圧電体は長尺平板形状を有することが好ましい。第１の圧電体の厚さは０．００１ｍｍ～０．２ｍｍであり、第１の圧電体の幅は０．１ｍｍ～３０ｍｍであり、第１の圧電体の厚さに対する第１の圧電体の幅の比は２以上である。
　以下、長尺平板形状を有する第１の圧電体（以下、「長尺平板状圧電体」ともいう）の寸法（厚さ、幅、比（幅／厚さ、長さ／幅））に関し、より詳細に説明する。
　第１の圧電体の厚さは０．００１ｍｍ～０．２ｍｍであることが好ましい。
　厚さが０．００１ｍｍ以上であることにより、長尺平板状圧電体の強度が確保される。更に、長尺平板状圧電体の製造適性にも優れる。
　一方、厚さが０．２ｍｍ以下であることにより、長尺平板状圧電体の厚さ方向の変形の自由度（柔軟性）が向上する。
　また、第１の圧電体の幅は０．１ｍｍ～３０ｍｍであることが好ましい。
　幅が０．１ｍｍ以上であることにより、第１の圧電体（長尺平板状圧電体）の強度が確保される。更に、長尺平板状圧電体の製造適性（例えば、後述するスリット工程における製造適性）にも優れる。
　一方、幅が３０ｍｍ以下であることにより、長尺平板状圧電体の変形の自由度（柔軟性）が向上する。
　また、第１の圧電体の厚さに対する第１の圧電体の幅の比（以下、「比〔幅／厚さ〕」ともいう）は２以上であることが好ましい。
　比〔幅／厚さ〕が２以上であることにより、主面が明確となるので、第１の圧電体（長尺平板状圧電体）の長さ方向に渡って向きを揃えて電極層（例えば外部導体）を形成し易い。例えば、主面の少なくとも一方に外部導体を形成し易い。このため、圧電感度に優れ、また、圧電感度の安定性にも優れる。
　第１の圧電体の幅は、０．５ｍｍ～１５ｍｍであることがより好ましい。
　幅が０．５ｍｍ以上であると、第１の圧電体（長尺平板状圧電体）の強度がより向上する。更に、長尺平板状圧電体のねじれをより抑制できるので、圧電感度及びその安定性がより向上する。
　幅が１５ｍｍ以下であると、長尺平板状圧電体の変形の自由度（柔軟性）がより向上する。
　第１の圧電体は、幅に対する長さの比（以下、比〔長さ／幅〕ともいう）が、１０以上であることが好ましい。
　比〔長さ／幅〕が１０以上であると、第１の圧電体（長尺平板状圧電体）の変形の自由度（柔軟性）がより向上する。更に、長尺平板状圧電体が適用される圧電デバイス（圧電織物、圧電編物等）において、より広範囲に渡り、圧電性を付与できる。
　本実施形態の圧電基材において、第１の圧電体が長尺平板形状を有する場合、圧電感度、及び圧電出力の安定性を向上する観点から、第１の圧電体の少なくとも一方の主面の側に機能層が配置されていることが好ましい。
　前記機能層は、易接着層、ハードコート層、帯電防止層、アンチブロック層、保護層、及び電極層のうちの少なくとも一つを含むことが好ましい。
　これにより、例えば、圧電デバイス（圧電織物、圧電編物等）、力センサ、アクチュエータ、生体情報取得デバイスへの適用がより容易になる。
　前記機能層は、電極層を含むことが好ましい。
　これにより、圧電基材を、例えば、圧電デバイス（圧電織物、圧電編物等）、力センサ、アクチュエータ、生体情報取得デバイスの構成要素の一つとして用いた場合に、第１の外部導体と導体（好ましくは内部導体）との接続をより簡易に行うことができるので、本実施形態の圧電基材に張力が印加されたときに、張力に応じた電圧信号が検出されやすくなる。
　本実施形態の圧電基材において、第１の圧電体と、前記機能層と、を含む積層体の表面層の少なくとも一方は、電極層であることが好ましい。
　これにより、圧電基材を、例えば、圧電デバイス（圧電織物、圧電編物等）、力センサ、アクチュエータ、生体情報取得デバイスの構成要素の一つとして用いた場合に、第１の外部導体又は導体（好ましくは内部導体）と、積層体との接続をより簡易に行うことができるので、本実施形態の圧電基材に張力が印加されたときに、張力に応じた電圧信号が検出されやすくなる。
　本実施形態の圧電基材は、導体が錦糸線であることが好ましい。
　錦糸線の形態は、繊維に対して、圧延銅箔がらせん状に巻回された構造を有するが、電気伝導度の高い銅が用いられていることにより出力インピーダンスを低下することが可能となる。従って、本実施形態の圧電基材に張力が印加されたときに、張力に応じた電圧信号が、検出されやすくなる。この結果、圧電感度、及び圧電出力の安定性がより向上する。
　本実施形態の圧電基材は、導体及び第１の圧電体の間に接着層を備えることが好ましい。
　これにより、導体と第１の圧電体との相対位置がずれにくくなるため、第１の圧電体に張力がかかりやすくなり、第１の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）にずり応力が印加されやすくなる。従って、効果的に張力に比例した電圧出力を導体（好ましくは信号線導体）から検出することが可能となる。また、接着層を備えることで、単位引張力当たりの発生電荷量の絶対値がより増加する。
　本実施形態の圧電基材において、第１の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）は、圧電性をより向上させる観点から、下記式（１）で表される繰り返し単位を含む主鎖を有するポリ乳酸系高分子であることが好ましい。
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　本実施形態の圧電基材において、第１の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）は、圧電性をより向上させる観点から、光学純度が９５．００％ｅｅ以上であることが好ましい。
　本実施形態の圧電基材において、第１の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）は、圧電性をより向上させる観点から、Ｄ体又はＬ体からなることが好ましい。
　本実施形態の圧電基材において、第１の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）の含有量は、圧電性をより向上させる観点から、第１の圧電体の全量に対し、８０質量％以上であることが好ましい。
　本実施形態の圧電基材において、さらに、外周に第１の外部導体を備えることが好ましい。
　ここで、「外周」とは、圧電基材の外周部分を意味する。
　これにより、静電シールドすることが可能となり、外部の静電気の影響による、導体（好ましくは内部導体）の電圧変化が抑制される。
　本実施形態の圧電基材において、さらに、前記第１の外部導体の外周に第２の絶縁体を備えることが好ましい。
　本実施形態の圧電基材が第２の絶縁体を備えることにより、外部からの水や汗等の液体の浸入、ほこりの浸入等を抑制できる。そのため、水、汗、ほこりなどに起因する導体（好ましくは内部導体）と外部導体間の漏れ電流の発生を抑制することが可能となる。その結果、圧電基材を、例えば、圧電デバイス（圧電織物、圧電編物等）、力センサ、アクチュエータ、生体情報取得デバイスの構成要素の一つとして用いた場合に、様々な環境の変動に対しても頑強な、感度が変動しにくい、安定な出力を可能にする。
　以下、第１の実施形態に係る圧電基材の具体的態様Ａについて、図面を参照しながら説明する。
〔具体的態様Ａ〕
　図２Ａは、第１の実施形態に係る圧電基材の具体的態様Ａを示す側面図である。図２Ｂは、図２ＡのＸ－Ｘ’線断面図である。
　具体的態様Ａの圧電基材１２は、導体としての長尺状の内部導体１６Ａと、長尺状の第１の圧電体１８Ａと、内部導体１６Ａと第１の圧電体１８Ａとの間に配置された接着層（不図示）と、を備えている。
　図２Ａに示すように、第１の圧電体１８Ａは、内部導体１６Ａの外周面に沿って、螺旋角度β１で一端から他端にかけて、隙間がないように一方向に螺旋状に巻回されている。
　「螺旋角度β１」とは、内部導体１６Ａの軸方向Ｇ１と、内部導体１６Ａの軸方向に対する第１の圧電体１８Ａの配置方向とがなす角度を意味する。
　また、具体的態様Ａでは、第１の圧電体１８Ａは、内部導体１６Ａに対して左巻きで巻回している。具体的には、圧電基材１２を内部導体１６Ａの軸方向の一端側（図２Ａの場合、右端側）から見たときに、第１の圧電体１８Ａは、内部導体１６Ａの手前側から奥側に向かって左巻きで巻回している。
　また、図２Ａ中、第１の圧電体１８Ａに含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向は、両矢印Ｅ１で示されている。即ち、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向と、第１の圧電体１８Ａの配置方向（第１の圧電体１８Ａの長さ方向）とは、略平行となっている。
　さらに、内部導体１６Ａと第１の圧電体１８Ａとの間には、接着層（不図示）が配置されている。これにより、具体的態様Ａの圧電基材１２では、圧電基材１２の長さ方向に張力が印加されても、第１の圧電体１８Ａと内部導体１６Ａとの相対位置がずれないように構成されている。
　以下、具体的態様Ａの圧電基材１２の作用について説明する。
　例えば、圧電基材１２の長さ方向に張力が印加されると、第１の圧電体１８Ａに含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）にずり力が加わり、ヘリカルキラル高分子（Ａ）は分極する。このヘリカルキラル高分子（Ａ）の分極は、図２Ｂ中、矢印で示されるように、圧電基材１２の径方向に生じ、その分極方向は位相が揃えられて生じると考えられる。これにより、効果的に張力に比例した電圧信号が検出される。
　さらに、具体的態様Ａの圧電基材１２では、内部導体１６Ａと第１の圧電体１８Ａとの間に接着層が配置されているため、第１の圧電体１８Ａに張力がより印加されやすくなっている。
　以上のことから、具体的態様Ａの圧電基材１２によれば、圧電感度に優れ、圧電出力の安定性が優れたものとなる。
　次に、第１の実施形態に係る圧電基材の具体的態様Ｂについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、具体的態様Ａと同一のものには同一符号を付し、重複する説明は省略する。
〔具体的態様Ｂ〕
　図３は、第１の実施形態に係る圧電基材の具体的態様Ｂを示す側面図である。
　具体的態様Ｂの圧電基材１２Ａは、長尺状の第２の圧電体１８Ｂを備えている点が第１の態様の圧電基材１２と異なる。
　なお、第１の圧電体１８Ａに含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）のキラリティと、第２の圧電体１８Ｂに含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）のキラリティとは、互いに異なっている。
　第１の圧電体１８Ａは、具体的態様Ａと同様に、内部導体１６Ａの外周面に沿って、螺旋角度β１で一端から他端にかけて、隙間がないように一方向に螺旋状に巻回されている。
　一方、第２の圧電体１８Ｂは、図３に示すように、第１の圧電体１８Ａの外周面に沿って、螺旋角度β１と略同一角度である螺旋角度β２で第１の圧電体１８Ａの巻回方向とは逆の方向で螺旋状に巻回されている。
　「螺旋角度β２」とは、前述の螺旋角度β１と同義である。
　ここで、具体的態様Ｂにおける「第１の圧電体１８Ａの巻回方向と逆の方向」とは、右巻きのことである。即ち、圧電基材１２Ａを内部導体１６Ａの軸方向Ｇ２の一端側（図３の場合、右端側）から見たときに、第２の圧電体１８Ｂは、内部導体１６Ａの手前側から奥側に向かって右巻きで巻回している。
　また、図３中、第２の圧電体１８Ｂに含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向は、両矢印Ｅ２で示されている。即ち、第２の圧電体１８Ｂに含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向と、第２の圧電体１８Ｂの配置方向（第２の圧電体１８Ｂの長さ方向）とは、略平行となっている。
　以下、具体的態様Ｂの圧電基材１２Ａの作用について説明する。
　例えば、圧電基材１２Ａの長さ方向に張力が印加されると、第１の圧電体１８Ａに含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）、及び第２の圧電体１８Ｂに含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）両方にずり応力が印加され、分極が生じる。分極方向はいずれも圧電基材１２Ａの径方向である。これにより、効果的に張力に比例した電圧信号が検出される
　以上のことから、具体的態様Ｂの圧電基材１２Ａによれば、圧電感度、及び圧電出力の安定性がより向上する。
　特に、具体的態様Ｂの圧電基材１２Ａが外部導体を備える場合には、圧電体が第１の圧電体及び第２の圧電体を備え、かつ二層構造をなすため、内部導体や外部導体に対して、第１の圧電体及び第２の圧電体の空隙が少なく密着させることが可能となり、張力によって発生した電界が効率よく電極に伝達されやすい。従って、より高感度なセンサを実現するのに好適な形態である。
　次に、第１の実施形態に係る圧電基材の具体的態様Ｃについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、具体的態様Ａ及び具体的態様Ｂと同一のものには同一符号を付し、重複する説明は省略する。
〔具体的態様Ｃ〕
　図４は、第１の実施形態に係る圧電基材の具体的態様Ｃを示す側面図である。
　具体的態様Ｃの圧電基材１２Ｂは、第１の圧電体１８Ａ及び第２の圧電体１８Ｂが交互に交差されており組紐構造をなしている点が具体的態様Ｂの圧電基材１２Ａと異なる。
　なお、第１の圧電体１８Ａに含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）のキラリティと、第２の圧電体１８Ｂに含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）のキラリティとは、互いに異なっている。
　図４に示すように、具体的態様Ｃの圧電基材１２Ｂでは、第１の圧電体１８Ａが、内部導体１６Ａの軸方向Ｇ３に対し、螺旋角度β１で左巻きで螺旋状に巻回され、第２の圧電体１８Ｂが、螺旋角度β２で右巻きで螺旋状に巻回されると共に、第１の圧電体１８Ａ及び第２の圧電体が交互に交差されている。
　また、図４に示す組紐構造において、第１の圧電体１８Ａに含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向（両矢印Ｅ１）と、第１の圧電体１８Ａの配置方向とは、略平行となっている。同様に、第２の圧電体１８Ｂに含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向（両矢印Ｅ２）と、第２の圧電体１８Ｂの配置方向とは、略平行となっている。
　以下、具体的態様Ｃの圧電基材１２Ｂの作用について説明する。
　具体的態様Ｂと同様に、例えば、圧電基材１２Ｂの長さ方向に張力が印加されると、第１の圧電体１８Ａに含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）、及び第２の圧電体１８Ｂに含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）両方に分極が生じる。分極方向はいずれも圧電基材１２Ｂの径方向である。これにより、効果的に張力に比例した電圧信号が検出される
　以上のことから、具体的態様Ｃの圧電基材１２Ｂによれば、圧電感度、及び圧電出力の安定性がより向上する。
　特に、具体的態様Ｃの圧電基材１２Ｂが外部導体を備える場合には、圧電基材１２Ｂの長さ方向に張力が印加されたときに、組紐構造を形成する左巻きの第１の圧電体と右巻きの第２の圧電体にずり応力が印加され、その分極の方向は一致し、内部導体と外部導体の間の絶縁体（即ち、第１の圧電体及び第２の圧電体）における圧電性能に寄与する体積分率が増えるため、圧電性能がより向上する。そのため、具体的態様Ｃの圧電基材１２Ｂは３次元平面に沿わすような、例えばウェアラブル製品の一構成部材として好適に使用できる。
　次に、本実施形態の圧電基材に含まれる導体、第１の圧電体などについて説明する。
＜導体＞
　本実施形態の圧電基材は、長尺状の導体を備える。
　本実施形態における導体（例えば内部導体）は、信号線導体であることが好ましい。
　信号線導体とは、第１の圧電体或いは第２の圧電体から効率的に電気的信号を検出するための導体をいう。具体的には、本実施形態の圧電基材に張力が印加されたときに、印加された張力に応じた電圧信号（電荷信号）を検出するための導体である。
　導体としては、電気的な良導体であることが好ましく、例えば、銅線、アルミ線、ＳＵＳ線、絶縁皮膜被覆された金属線、カーボンファイバー、カーボンファイバーと一体化した樹脂繊維、錦糸線、有機導電材料等を用いることが可能である。錦糸線とは、繊維に銅箔がスパイラルに巻回されたものをいう。導体の中でも、圧電感度、及び圧電出力の安定性を向上し、高い屈曲性を付与する観点から、錦糸線、カーボンファイバーが好ましい。
　特に、電気的抵抗が低く、かつ屈曲性、可とう性が要求される用途（例えば衣服に内装するようなウェアラブルセンサ等の用途）においては、錦糸線を用いることが好ましい。
　また、非常に高い屈曲性、しなやかさが求められる、織物や、編物などへの加工用途（例えば圧電織物、圧電編物、圧電センサ（織物状圧電センサ、編物状圧電センサ））においては、カーボンファイバーを用いることが好ましい。
　また、本実施形態の圧電基材を繊維として用いて、圧電織物や圧電編物に加工する場合は、しなやかさ、高屈曲性が求められる。そのような用途においては、糸状、又は繊維状の信号線導体が好ましい。糸状、繊維状の信号線導体を備える圧電基材は、高い屈曲性を有するため、織機や編機での加工が好適である。
＜第１の圧電体＞
　本実施形態の圧電基材は、長尺状の第１の圧電体を備える。
　第１の圧電体は、光学活性を有するヘリカルキラル高分子（Ａ）を含む圧電体である。
（ヘリカルキラル高分子（Ａ））
　本実施形態における第１の圧電体は、光学活性を有するヘリカルキラル高分子（Ａ）を含む。
　ここで、「光学活性を有するヘリカルキラル高分子」とは、分子構造が螺旋構造であり分子光学活性を有する高分子を指す。
　上記ヘリカルキラル高分子（Ａ）としては、例えば、ポリペプチド、セルロース誘導体、ポリ乳酸系高分子、ポリプロピレンオキシド、ポリ（β―ヒドロキシ酪酸）等を挙げることができる。
　上記ポリペプチドとしては、例えば、ポリ（グルタル酸γ－ベンジル）、ポリ（グルタル酸γ－メチル）等が挙げられる。
　上記セルロース誘導体としては、例えば、酢酸セルロース、シアノエチルセルロース等が挙げられる。
　ヘリカルキラル高分子（Ａ）は、第１の圧電体の圧電性を向上する観点から、光学純度が９５．００％ｅｅ以上であることが好ましく、９６．００％ｅｅ以上であることがより好ましく、９９．００％ｅｅ以上であることがさらに好ましく、９９．９９％ｅｅ以上であることがさらにより好ましい。望ましくは１００．００％ｅｅである。ヘリカルキラル高分子（Ａ）の光学純度を上記範囲とすることで、圧電性を発現する高分子結晶のパッキング性が高くなり、その結果、圧電性が高くなるものと考えられる。
　ここで、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の光学純度は、下記式にて算出した値である。
　光学純度（％ｅｅ）＝１００×｜Ｌ体量－Ｄ体量｜／（Ｌ体量＋Ｄ体量）
　即ち、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の光学純度は、
『「ヘリカルキラル高分子（Ａ）のＬ体の量〔質量％〕とヘリカルキラル高分子（Ａ）のＤ体の量〔質量％〕との量差（絶対値）」を「ヘリカルキラル高分子（Ａ）のＬ体の量〔質量％〕とヘリカルキラル高分子（Ａ）のＤ体の量〔質量％〕との合計量」で割った（除した）数値』に、『１００』をかけた（乗じた）値である。
　なお、ヘリカルキラル高分子（Ａ）のＬ体の量〔質量％〕とヘリカルキラル高分子（Ａ）のＤ体の量〔質量％〕は、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を用いた方法により得られる値を用いる。具体的な測定の詳細については後述する。
　上記ヘリカルキラル高分子（Ａ）としては、光学純度を上げ、圧電性を向上させる観点から、下記式（１）で表される繰り返し単位を含む主鎖を有する高分子が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　上記式（１）で表される繰り返し単位を主鎖とする高分子としては、ポリ乳酸系高分子が挙げられる。
　ここで、ポリ乳酸系高分子とは、「ポリ乳酸（Ｌ－乳酸及びＤ－乳酸から選ばれるモノマー由来の繰り返し単位のみからなる高分子）」、「Ｌ－乳酸又はＤ－乳酸と、該Ｌ－乳酸又はＤ－乳酸と共重合可能な化合物とのコポリマー」、又は、両者の混合物をいう。
　ポリ乳酸系高分子の中でも、ポリ乳酸が好ましく、Ｌ－乳酸のホモポリマー（ＰＬＬＡ、単に「Ｌ体」ともいう）又はＤ－乳酸のホモポリマー（ＰＤＬＡ、単に「Ｄ体」ともいう）が最も好ましい。
　ポリ乳酸は、乳酸がエステル結合によって重合し、長く繋がった高分子である。
　ポリ乳酸は、ラクチドを経由するラクチド法；溶媒中で乳酸を減圧下加熱し、水を取り除きながら重合させる直接重合法；などによって製造できることが知られている。
　ポリ乳酸としては、Ｌ－乳酸のホモポリマー、Ｄ－乳酸のホモポリマー、Ｌ－乳酸及びＤ－乳酸の少なくとも一方の重合体を含むブロックコポリマー、及び、Ｌ－乳酸及びＤ－乳酸の少なくとも一方の重合体を含むグラフトコポリマーが挙げられる。
　上記「Ｌ－乳酸又はＤ－乳酸と共重合可能な化合物」としては、グリコール酸、ジメチルグリコール酸、３－ヒドロキシ酪酸、４－ヒドロキシ酪酸、２－ヒドロキシプロパン酸、３－ヒドロキシプロパン酸、２－ヒドロキシ吉草酸、３－ヒドロキシ吉草酸、４－ヒドロキシ吉草酸、５－ヒドロキシ吉草酸、２－ヒドロキシカプロン酸、３－ヒドロキシカプロン酸、４－ヒドロキシカプロン酸、５－ヒドロキシカプロン酸、６－ヒドロキシカプロン酸、６－ヒドロキシメチルカプロン酸、マンデル酸等のヒドロキシカルボン酸；グリコリド、β－メチル－δ－バレロラクトン、γ－バレロラクトン、ε－カプロラクトン等の環状エステル；シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、テレフタル酸等の多価カルボン酸及びこれらの無水物；エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２－プロパンジオール、１，３－プロパンジオール、１，３－ブタンジオール、１，４－ブタンジオール、２，３－ブタンジオール、１，５－ペンタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、１，９－ノナンジオール、３－メチル－１，５－ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、テトラメチレングリコール、１，４－ヘキサンジメタノール等の多価アルコール；セルロース等の多糖類；α－アミノ酸等のアミノカルボン酸；等を挙げることができる。
　上記「Ｌ－乳酸又はＤ－乳酸と、該Ｌ－乳酸又はＤ－乳酸と共重合可能な化合物とのコポリマー」としては、らせん結晶を生成可能なポリ乳酸シーケンスを有する、ブロックコポリマー又はグラフトコポリマーが挙げられる。
　また、ヘリカルキラル高分子（Ａ）中におけるコポリマー成分に由来する構造の濃度は２０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
　例えば、ヘリカルキラル高分子（Ａ）が、ポリ乳酸系高分子である場合、ポリ乳酸系高分子中における、乳酸に由来する構造と、乳酸と共重合可能な化合物（コポリマー成分）に由来する構造と、のモル数の合計に対して、コポリマー成分に由来する構造の濃度が２０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
　ポリ乳酸系高分子は、例えば、特開昭５９－０９６１２３号公報、及び特開平７－０３３８６１号公報に記載されている乳酸を直接脱水縮合して得る方法；米国特許２，６６８，１８２号及び４，０５７，３５７号等に記載されている乳酸の環状二量体であるラクチドを用いて開環重合させる方法；などにより製造することができる。
　さらに、上記各製造方法により得られたポリ乳酸系高分子は、光学純度を９５．００％ｅｅ以上とするために、例えば、ポリ乳酸をラクチド法で製造する場合、晶析操作により光学純度を９５．００％ｅｅ以上の光学純度に向上させたラクチドを、重合することが好ましい。
－重量平均分子量－
　ヘリカルキラル高分子（Ａ）の重量平均分子量（Ｍｗ）は、５万～１００万であることが好ましい。
　ヘリカルキラル高分子（Ａ）のＭｗが５万以上であることにより、第１の圧電体の機械的強度が向上する。上記Ｍｗは、１０万以上であることが好ましく、２０万以上であることがさらに好ましい。
　一方、ヘリカルキラル高分子（Ａ）のＭｗが１００万以下であることにより、成形（例えば押出成形、溶融紡糸）によって第１の圧電体を得る際の成形性が向上する。上記Ｍｗは、８０万以下であることが好ましく、３０万以下であることがさらに好ましい。
　また、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、第１の圧電体の強度の観点から、１．１～５であることが好ましく、１．２～４であることがより好ましい。さらに１．４～３であることが好ましい。
　なお、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の重量平均分子量（Ｍｗ）及び分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、ゲル浸透クロマトグラフ（ＧＰＣ）を用いて測定された値を指す。ここで、Ｍｎは、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の数平均分子量である。
　以下、ＧＰＣによるヘリカルキラル高分子（Ａ）のＭｗ及びＭｗ／Ｍｎの測定方法の一例を示す。
－ＧＰＣ測定装置－
　Ｗａｔｅｒｓ社製ＧＰＣ－１００
－カラム－
　昭和電工社製、Ｓｈｏｄｅｘ　ＬＦ－８０４
－サンプルの調製－
　第１の圧電体を４０℃で溶媒（例えば、クロロホルム）へ溶解させ、濃度１ｍｇ／ｍｌのサンプル溶液を準備する。
－測定条件－
　サンプル溶液０．１ｍｌを溶媒〔クロロホルム〕、温度４０℃、１ｍｌ／分の流速でカラムに導入する。
　カラムで分離されたサンプル溶液中のサンプル濃度を示差屈折計で測定する。
　ポリスチレン標準試料にてユニバーサル検量線を作成し、ヘリカルキラル高分子（Ａ）の重量平均分子量（Ｍｗ）及び分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）を算出する。
　ヘリカルキラル高分子（Ａ）の例であるポリ乳酸系高分子としては、市販のポリ乳酸を用いることができる。
　市販品としては、例えば、ＰＵＲＡＣ社製のＰＵＲＡＳＯＲＢ（ＰＤ、ＰＬ）、三井化学社製のＬＡＣＥＡ（Ｈ－１００、Ｈ－４００）、ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ　ＬＬＣ社製のＩｎｇｅｏＴＭ　ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ、等が挙げられる。
　ヘリカルキラル高分子（Ａ）としてポリ乳酸系高分子を用いるときに、ポリ乳酸系高分子の重量平均分子量（Ｍｗ）を５万以上とするためには、ラクチド法、又は直接重合法によりポリ乳酸系高分子を製造することが好ましい。
　本実施形態における第１の圧電体は、上述したヘリカルキラル高分子（Ａ）を、１種のみ含有していてもよいし、２種以上含有していてもよい。
　本実施形態における第１の圧電体中におけるヘリカルキラル高分子（Ａ）の含有量（２種以上である場合には総含有量）は、第１の圧電体の全量に対し、８０質量％以上が好ましい。
＜安定化剤＞
　第１の圧電体は、更に、一分子中に、カルボジイミド基、エポキシ基、及びイソシアネート基からなる群より選ばれる１種類以上の官能基を有する重量平均分子量が２００～６００００の安定化剤（Ｂ）を含有することが好ましい。これにより、耐湿熱性をより向上させることができる。
　安定化剤（Ｂ）としては、国際公開第２０１３／０５４９１８号の段落００３９～００５５に記載された「安定化剤（Ｂ）」を用いることができる。
　安定化剤（Ｂ）として用い得る、一分子中にカルボジイミド基を含む化合物（カルボジイミド化合物）としては、モノカルボジイミド化合物、ポリカルボジイミド化合物、環状カルボジイミド化合物が挙げられる。
　モノカルボジイミド化合物としては、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ビス－２，６－ジイソプロピルフェニルカルボジイミド、等が好適である。
　また、ポリカルボジイミド化合物としては、種々の方法で製造したものを使用することができる。従来のポリカルボジイミドの製造方法（例えば、米国特許第２９４１９５６号明細書、特公昭４７－３３２７９号公報、Ｊ．０ｒｇ．Ｃｈｅｍ．２８，２０６９－２０７５（１９６３）、Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　１９８１，Ｖｏｌ．８１　Ｎｏ．４、ｐ６１９－６２１）により、製造されたものを用いることができる。具体的には特許４０８４９５３号公報に記載のカルボジイミド化合物を用いることもできる。
　ポリカルボジイミド化合物としては、ポリ（４，４’－ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド）、ポリ（Ｎ，Ｎ’－ジ－２，６－ジイソプロピルフェニルカルボジイミド）、ポリ（１，３，５－トリイソプロピルフェニレン－２，４－カルボジイミド、等が挙げられる。
　環状カルボジイミド化合物は、特開２０１１－２５６３３７号公報に記載の方法などに基づいて合成することができる。
　カルボジイミド化合物としては、市販品を用いてもよく、例えば、東京化成社製、Ｂ２７５６（商品名）、日清紡ケミカル社製、カルボジライトＬＡ－１（商品名）、ラインケミー社製、Ｓｔａｂａｘｏｌ　Ｐ、Ｓｔａｂａｘｏｌ　Ｐ４００、Ｓｔａｂａｘｏｌ　I（いずれも商品名）等が挙げられる。
　安定化剤（Ｂ）として用い得る、一分子中にイソシアネート基を含む化合物（イソシアネート化合物）としては、イソシアン酸３－（トリエトキシシリル）プロピル、２，４－トリレンジイソシアネート、２，６－トリレンジイソシアネート、ｍ－フェニレンジイソシアネート、ｐ－フェニレンジイソシアネート、４，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート、２，２’－ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、等が挙げられる。
　安定化剤（Ｂ）として用い得る、一分子中にエポキシ基を含む化合物（エポキシ化合物）としては、フェニルグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡ－ジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールＡ－ジグリシジルエーテル、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ化ポリブタジエン等が挙げられる。
　安定化剤（Ｂ）の重量平均分子量は、上述のとおり２００～６００００であるが、２００～３００００がより好ましく、３００～１８０００がさらに好ましい。
　分子量が上記範囲内ならば、安定化剤（Ｂ）がより移動しやすくなり、耐湿熱性改良効果がより効果的に奏される。
　安定化剤（Ｂ）の重量平均分子量は、２００～９００であることが特に好ましい。なお、重量平均分子量２００～９００は、数平均分子量２００～９００とほぼ一致する。また、重量平均分子量２００～９００の場合、分子量分布が１．０である場合があり、この場合には、「重量平均分子量２００～９００」を、単に「分子量２００～９００」と言い換えることもできる。
　第１の圧電体が安定化剤（Ｂ）を含有する場合、上記第１の圧電体は、安定化剤を１種のみ含有してもよいし、２種以上含有してもよい。
　第１の圧電体が安定化剤（Ｂ）を含む場合、安定化剤（Ｂ）の含有量は、ヘリカルキラル高分子（Ａ）１００質量部に対し、０．０１質量部～１０質量部であることが好ましく、０．０１質量部～５質量部であることがより好ましく、０．１質量部～３質量部であることがさらに好ましく、０．５質量部～２質量部であることが特に好ましい。
　上記含有量が０．０１質量部以上であると、耐湿熱性がより向上する。
　また、上記含有量が１０質量部以下であると、透明性の低下がより抑制される。
　安定化剤（Ｂ）の好ましい態様としては、カルボジイミド基、エポキシ基、及びイソシアネート基からなる群より選ばれる１種類以上の官能基を有し、且つ、数平均分子量が２００～９００の安定化剤（Ｂ１）と、カルボジイミド基、エポキシ基、及びイソシアネート基からなる群より選ばれる１種類以上の官能基を１分子内に２以上有し、且つ、重量平均分子量が１０００～６００００の安定化剤（Ｂ２）とを併用するという態様が挙げられる。なお、数平均分子量が２００～９００の安定化剤（Ｂ１）の重量平均分子量は、大凡２００～９００であり、安定化剤（Ｂ１）の数平均分子量と重量平均分子量とはほぼ同じ値となる。
　安定化剤として安定化剤（Ｂ１）と安定化剤（Ｂ２）とを併用する場合、安定化剤（Ｂ１）を多く含むことが透明性向上の観点から好ましい。
　具体的には、安定化剤（Ｂ１）１００質量部に対して、安定化剤（Ｂ２）が１０質量部～１５０質量部の範囲であることが、透明性と耐湿熱性の両立という観点から好ましく、５０質量部～１００質量部の範囲であることがより好ましい。
　以下、安定化剤（Ｂ）の具体例（安定化剤Ｂ－１～Ｂ－３）を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
　以下、上記安定化剤Ｂ－１～Ｂ－３について、化合物名、市販品等を示す。
・安定化剤Ｂ－１　…　化合物名は、ビス－２，６－ジイソプロピルフェニルカルボジイミドである。重量平均分子量（この例では、単なる「分子量」に等しい）は、３６３である。市販品としては、ラインケミー社製「Ｓｔａｂａｘｏｌ　Ｉ」、東京化成社製「Ｂ２７５６」が挙げられる。
・安定化剤Ｂ－２　…　化合物名は、ポリ（４，４’－ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド）である。市販品としては、重量平均分子量約２０００のものとして、日清紡ケミカル社製「カルボジライトＬＡ－１」が挙げられる。
・安定化剤Ｂ－３　…　化合物名は、ポリ（１，３，５－トリイソプロピルフェニレン－２，４－カルボジイミド）である。市販品としては、重量平均分子量約３０００のものとして、ラインケミー社製「Ｓｔａｂａｘｏｌ　Ｐ」が挙げられる。また、重量平均分子量２００００のものとして、ラインケミー社製「Ｓｔａｂａｘｏｌ　Ｐ４００」が挙げられる。
＜その他の成分＞
　第１の圧電体は、必要に応じ、その他の成分を含有してもよい。
　その他の成分としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂等の公知の樹脂；シリカ、ヒドロキシアパタイト、モンモリロナイト等の公知の無機フィラー；フタロシアニン等の公知の結晶核剤；安定化剤（Ｂ）以外の安定化剤；等が挙げられる。
　無機フィラー及び結晶核剤としては、国際公開第２０１３／０５４９１８号の段落００５７～００５８に記載された成分を挙げることもできる。
（配向度Ｆ）
　本実施形態における第１の圧電体の配向度Ｆは、上述したとおり、０．５以上１．０未満であるが、０．７以上１．０未満であることが好ましく、０．８以上１．０未満であることがより好ましい。
　第１の圧電体の配向度Ｆが０．５以上であれば、延伸方向に配列するヘリカルキラル高分子（Ａ）の分子鎖（例えばポリ乳酸分子鎖）が多く、その結果、配向結晶の生成する率が高くなり、より高い圧電性を発現することが可能となる。
　第１の圧電体の配向度Ｆが１．０未満であれば、縦裂強度が更に向上する。
（結晶化度）
　本実施形態における第１の圧電体の結晶化度は、上述のＸ線回折測定（広角Ｘ線回折測定）によって測定される値である。
　本実施形態における第１の圧電体の結晶化度は、好ましくは２０％～８０％であり、より好ましくは２５％～７０％であり、更に好ましくは３０％～６０％である。
　結晶化度が２０％以上であることにより、圧電性が高く維持される。結晶化度が８０％以下であることにより、第１の圧電体の透明性が高く維持される。
　結晶化度が８０％以下であることにより、例えば、第１の圧電体の原料となる圧電フィルムを延伸によって製造する際に白化や破断がおきにくいので、第１の圧電体を製造しやすい。また、結晶化度が８０％以下であることにより、例えば、第１の圧電体の原料（例えばポリ乳酸）を溶融紡糸後に延伸によって製造する際に屈曲性が高く、しなやかな性質を有する繊維となり、第１の圧電体を製造しやすい。
（透明性（内部ヘイズ））
　本実施形態における第１の圧電体において、透明性は特に要求されないが、透明性を有していてももちろん構わない。
　第１の圧電体の透明性は、内部ヘイズを測定することにより評価することができる。ここで、第１の圧電体の内部ヘイズとは、第１の圧電体の外表面の形状によるヘイズを除外したヘイズを指す。
　第１の圧電体は、透明性が要求される場合には、可視光線に対する内部ヘイズが５％以下であることが好ましく、透明性及び縦裂強度をより向上させる観点からは、２．０％以下がより好ましく、１．０％以下が更に好ましい。第１の圧電体の前記内部ヘイズの下限値は特に限定はないが、下限値としては、例えば０．０１％が挙げられる。
　第１の圧電体の内部ヘイズは、厚さ０．０３ｍｍ～０．０５ｍｍの第１の圧電体に対して、ＪＩＳ－Ｋ７１０５に準拠して、ヘイズ測定機〔（有）東京電色社製、ＴＣ－ＨＩＩＩ　ＤＰＫ〕を用いて２５℃で測定したときの値である。
　以下、第１の圧電体の内部ヘイズの測定方法の例を示す。
　まず、ガラス板２枚の間に、シリコーンオイル（信越化学工業株式会社製信越シリコーン（商標）、型番：ＫＦ９６－１００ＣＳ）のみを挟んだサンプル１を準備し、このサンプル１の厚さ方向のヘイズ（以下、ヘイズ（Ｈ２）とする）を測定する。
　次に、上記のガラス板２枚の間に、シリコーンオイルで表面を均一に塗らした複数の第１の圧電体を隙間なく並べて挟んだサンプル２を準備し、このサンプル２の厚さ方向のヘイズ（以下、ヘイズ（Ｈ３）とする）を測定する。
　次に、下記式のようにこれらの差をとることにより、第１の圧電体の内部ヘイズ（Ｈ１）を得る。
　内部ヘイズ（Ｈ１）＝ヘイズ（Ｈ３）－ヘイズ（Ｈ２）
　ここで、ヘイズ（Ｈ２）及びヘイズ（Ｈ３）の測定は、それぞれ、下記測定条件下で下記装置を用いて行う。
　測定装置：東京電色社製、ＨＡＺＥ　ＭＥＴＥＲ　ＴＣ－ＨＩＩＩＤＰＫ
　試料サイズ：幅３０ｍｍ×長さ３０ｍｍ
　測定条件：ＪＩＳ－Ｋ７１０５に準拠
　測定温度：室温（２５℃）
（第１の圧電体の形状、寸法）
　本実施形態の圧電基材は、長尺状の第１の圧電体を備える。
　長尺状の第１の圧電体としては、単数若しくは複数の束からなる繊維形状（糸形状）を有する圧電体、又は長尺平板形状を有する圧電体であることが好ましい。
　以下、繊維形状を有する圧電体（以下、繊維状圧電体ともいう）、長尺平板形状を有する圧電体（以下、長尺平板状圧電体ともいう）について順に説明する。
－繊維状圧電体－
　繊維状圧電体としては、例えば、モノフィラメント糸、マルチフィラメント糸が挙げられる。
・モノフィラメント糸
　モノフィラメント糸の単糸繊度は、好ましくは３ｄｔｅｘ～３０ｄｔｅｘであり、より好ましくは５ｄｔｅｘ～２０ｄｔｅｘである。
　単糸繊度が３ｄｔｅｘ未満になると、織物準備工程や製織工程において糸を取り扱うことが困難となる。一方、単糸繊度が３０ｄｔｅｘを超えると、糸間で融着が発生し易くなる。
　モノフィラメント糸は、コストの点を考慮すれば直接的に紡糸、延伸して得ることが好ましい。なお、モノフィラメント糸は入手したものであってもよい。
・マルチフィラメント糸
　マルチフィラメント糸の総繊度は、好ましくは３０ｄｔｅｘ～６００ｄｔｅｘであり、より好ましくは１００ｄｔｅｘ～４００ｄｔｅｘである。
　マルチフィラメント糸は、例えば、スピンドロー糸などの一工程糸の他、ＵＤＹ（未延伸糸）やＰＯＹ（高配向未延伸糸）などを延伸して得る二工程糸のいずれもが採用可能である。なお、マルチフィラメント糸は入手したものであってもよい。
　ポリ乳酸系モノフィラメント糸、ポリ乳酸系マルチフィラメント糸の市販品としては、東レ製のエコディア（Ｒ）ＰＬＡ、ユニチカ製のテラマック（Ｒ）、クラレ製プラスターチ（Ｒ）が使用可能である。
　繊維状圧電体の製造方法には特に限定はなく、公知の方法により製造することができる。
　例えば、第１の圧電体としてのフィラメント糸（モノフィラメント糸、マルチフィラメント糸）は、原料（例えばポリ乳酸）を溶融紡糸した後、これを延伸することにより得ることができる（溶融紡糸延伸法）。なお、紡出後において、冷却固化するまでの糸条近傍の雰囲気温度を一定温度範囲に保つことが好ましい。
　また、第１の圧電体としてのフィラメント糸は、例えば、上記溶融紡糸延伸法で得られたフィラメント糸をさらに分繊することにより得てもよい。
・断面形状
　繊維状圧電体の断面形状としては、繊維状圧電体の長手方向に垂直な方向の断面において、円形状、楕円形状、矩形状、繭形状、リボン形状、４つ葉形状、星形状、異形状など様々な断面形状を適用することが可能である。
－長尺平板状圧電体－
　長尺平板状圧電体としては、例えば、公知の方法で作製した圧電フィルム、又は入手した圧電フィルムをスリットすることにより得た長尺平板状圧電体（例えばスリットリボン）などが挙げられる。
　第１の圧電体として、長尺平板状圧電体を用いることにより、導体に対して、面で密着することが可能となるため、効率的に圧電効果により発生した電荷を電圧信号として検出することが可能となる。
　本実施形態における長尺平板状圧電体（第１の圧電体）は、第１の圧電体の少なくとも一方の主面の側に配置された機能層を備えることが好ましい。
　機能層は、単層構造であっても二層以上からなる構造であってもよい。
　例えば、長尺平板状圧電体の両方の主面の側に機能層が配置される場合、一方の主面（以下、便宜上、「オモテ面」ともいう）の側に配置される機能層、及び、他方の面（以下、便宜上、「ウラ面」ともいう）の側に配置される機能層は、それぞれ独立に、単層構造であっても二層以上からなる構造であってもよい。
　機能層としては、様々な機能層が挙げられる。
　機能層として、例えば、易接着層、ハードコート層、屈折率調整層、アンチリフレクション層、アンチグレア層、易滑層、アンチブロック層、保護層、接着層、帯電防止層、放熱層、紫外線吸収層、アンチニュートンリング層、光散乱層、偏光層、ガスバリア層、色相調整層、電極層などが挙げられる。
　機能層は、これらの層のうちの二層以上からなる層であってもよい。
　また、機能層としては、これらの機能のうちの２つ以上を兼ね備えた層であってもよい。
　長尺平板状圧電体の両方の主面に機能層が設けられている場合は、オモテ面側に配置される機能層及びウラ面側に配置される機能層は、同じ機能層であっても、異なる機能層であってもよい。
　また、機能層の効果には、長尺平板状圧電体表面のダイラインや打痕などの欠陥が埋められ、外観が向上するという効果もある。この場合は長尺平板状圧電体と機能層との屈折率差が小さいほど長尺平板状圧電体と機能層と界面の反射が低減し、より外観が向上する。
　前記機能層は、易接着層、ハードコート層、帯電防止層、アンチブロック層、保護層、及び電極層のうちの少なくとも一つを含むことが好ましい。これにより、例えば圧電デバイス（圧電織物、圧電編物等）、力センサ、アクチュエータ、生体情報取得デバイスへの適用がより容易となる。
　前記機能層は、電極層を含むことがより好ましい。
　電極層は、長尺平板状圧電体に接して設けられていてもよいし、電極層以外の機能層を介して設けられていてもよい。
　本実施形態における長尺平板状圧電体（第１の圧電体）の特に好ましい態様は、長尺平板状圧電体の両方の主面の側に機能層を備え、かつ、両面の機能層がいずれも電極層を含む態様である。
　本実施形態における長尺平板状圧電体（第１の圧電体）において、第１の圧電体と、機能層と、を含む積層体の表面層の少なくとも一方が、電極層であることが好ましい。即ち、本実施形態における長尺平板状圧電体（第１の圧電体）において、オモテ面側の表面層及びウラ面側の表面層の少なくとも一方が、電極層であること（言い換えれば、電極層が露出していること）が好ましい。
　これにより、長尺平板状圧電体を、例えば圧電デバイス（圧電織物、圧電編物等）、力センサ、アクチュエータ、生体情報取得デバイスの構成要素の一つとして用いた場合に、導体（好ましくは内部導体）又は第１の外部導体と、積層体との接続をより簡易に行うことができるので、圧電デバイス（圧電織物、圧電編物等）、力センサ、アクチュエータ、生体情報取得デバイスの生産性が向上する。
　機能層の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば金属や金属酸化物等の無機物；樹脂等の有機物；樹脂と微粒子とを含む複合組成物；などが挙げられる。樹脂としては、例えば、温度や活性エネルギー線で硬化させることで得られる硬化物を利用することもできる。つまり、樹脂としては、硬化性樹脂を利用することもできる。
　硬化性樹脂としては、例えばアクリル系化合物、メタクリル系化合物、ビニル系化合物、アリル系化合物、ウレタン系化合物、エポキシ系化合物、エポキシド系化合物、グリシジル系化合物、オキセタン系化合物、メラミン系化合物、セルロース系化合物、エステル系化合物、シラン系化合物、シリコーン系化合物、シロキサン系化合物、シリカ－アクリルハイブリット化合物、及びシリカ－エポキシハイブリット化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種の材料（硬化性樹脂）が挙げられる。
　これらの中でも、アクリル系化合物、エポキシ系化合物、シラン系化合物がより好ましい。
　金属としては、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｗ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｔａ及びＺｒから選ばれる少なくとも一つ、又は、これらの合金が挙げられる。
　金属酸化物としては、例えば、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化アンチモン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化イッテルビウム、及び酸化タンタル、またこれらの複合酸化物の少なくとも１つが挙げられる。
　微粒子としては上述したような金属酸化物の微粒子や、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂などの樹脂微粒子などが挙げられる。さらにこれらの微粒子の内部に空孔を有する中空微粒子も挙げられる。
　微粒子の平均一次粒径としては、透明性の観点から１ｎｍ以上５００ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以上３００ｎｍ以下がより好ましく、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下が更に好ましい。５００ｎｍ以下であることで可視光の散乱が抑制され、１ｎｍ以上であることで微粒子の二次凝集が抑制され、透明性の維持の観点から望ましい。
　機能層の膜厚は、特に限定されるものではないが、０．０１μｍ～１０μｍの範囲が好ましい。
　上記厚さの上限値は、より好ましくは６μｍ以下であり、更に好ましくは３μｍ以下である。また、下限値はより好ましくは０．０１μｍ以上であり、更に好ましくは０．０２μｍ以上である。
　機能層が複数の機能層からなる多層膜の場合には、上記厚さは多層膜全体における厚さを表す。また、機能層は長尺平板状圧電体の両面にあってもよい。また、機能層の屈折率は、それぞれが異なる値であってもよい。
　長尺平板状圧電体の製造方法には特に限定はなく、公知の方法により製造することができる。
　また、例えば、圧電フィルムから第１の圧電体を製造方法としては、原料（例えばポリ乳酸）をフィルム状に成形して未延伸フィルムを得、得られた未延伸フィルムに対し、延伸及び結晶化を施し、得られた圧電フィルムをスリットすることにより得ることができる。
　ここで、「スリットする」とは、上記圧電フィルムを長尺状にカットすることを意味する。
　なお、上記延伸及び結晶化は、いずれが先であってもよい。また、未延伸フィルムに対し、予備結晶化、延伸、及び結晶化（アニール）を順次施す方法であってもよい。延伸は、一軸延伸であっても二軸延伸であってもよい。二軸延伸の場合には、好ましくは一方（主延伸方向）の延伸倍率を高くする。
　圧電フィルムの製造方法については、特許第４９３４２３５号公報、国際公開第２０１０／１０４１９６号、国際公開第２０１３／０５４９１８号、国際公開第２０１３／０８９１４８号、等の公知文献を適宜参照できる。
＜第２の圧電体＞
　第１の実施形態の圧電基材は、長尺状の第２の圧電体を備えることがある。
　第２の圧電体は、第１の圧電体と同様の特性を有していることが好ましい。
　即ち、第２の圧電体は、光学活性を有するヘリカルキラル高分子（Ａ）を含み、
　第２の圧電体の長さ方向と、第２の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）の主配向方向と、が略平行であり、
　Ｘ線回折測定から前記式（ａ）によって求められる第２の圧電体の配向度Ｆは０．５以上１．０未満の範囲であることが好ましい。
　第２の圧電体は、上記以外の特性においても、第１の圧電体と同様の特性を有していることが好ましい。
　但し、第１の圧電体及び第２の圧電体の巻回方向、並びに、第１の圧電体及び第２の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）のキラリティについては、本実施形態の効果がより奏される観点から、圧電基材の態様に応じて適宜選択すればよい。
　なお、第１の圧電体及び第２の圧電体の巻回方向、並びに、第１の圧電体及び第２の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）のキラリティの好ましい組み合わせの一例については、前述の具体的態様で説明した通りである。
　また、第２の圧電体は、第１の圧電体と異なる特性を有していてもよい。
＜第１の絶縁体＞
　第１の実施形態の圧電基材は、さらに、第１の絶縁体を備えていてもよい。
　第１の絶縁体は、内部導体の外周面に沿って螺旋状に巻回されることが好ましい。
　この場合、第１の絶縁体は、第１の圧電体から見て、内部導体とは反対側に配置されていてもよく、内部導体と第１の圧電体との間に配置されていてもよい。
　また、第１の絶縁体の巻回方向は、第１の圧電体の巻回方向と同じ方向であってもよく、異なる方向であってもよい。
　特に、第１の実施形態の圧電基材が第１の外部導体を備える場合においては、第１の実施形態に係る圧電基材が、さらに、第１の絶縁体を備えることにより、圧電基材が屈曲変形する時に、内部導体と外部導体の電気的短絡の発生を抑制しやすくなるという利点がある。
　第１の絶縁体としては、特に限定はないが、例えば、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロプロピルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、フッ素ゴム、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ゴム（エラストマーを含む）等が挙げられる。
　第１の絶縁体の形状は、導体に対する巻回の観点から、長尺形状であることが好ましい。
＜第２の絶縁体＞
　本実施形態の圧電基材において、外周に第１の外部導体を備える場合、さらに、第１の外部導体の外周に第２の絶縁体を備えていてもよい。
　これにより、圧電センサとして機能させる場合、信号線となる内部導体を静電シールドすることが可能となり、外部の静電気の影響による、導体（好ましくは内部導体）の電圧変化が抑制される。
　第２の絶縁体には特に限定はないが、例えば、第１の絶縁体として例示した材料が挙げられる。
　また、第２の絶縁体の形状は特に限定はなく、第１の外部導体の少なくとも一部を被覆できる形状であればよい。
（第１の外部導体）
　本実施形態の圧電基材は、さらに、外周に第１の外部導体を備えることが好ましい。
　本実施形態における第１の外部導体は、圧電センサとして機能させる場合、グラウンド導体であることが好ましい。
　グラウンド導体とは、信号を検出する際、例えば、導体（好ましくは信号線導体）の対となる導体を指す。
　グラウンド導体の材料には特に限定はないが、断面形状によって、主に以下のものが挙げられる。
　例えば、矩形断面を有するグラウンド導体の材料としては、円形断面の銅線を圧延して平板状に加工した銅箔リボンや、Ａｌ箔リボンなどを用いることが可能である。
　例えば、円形断面を有するグラウンド導体の材料としては、銅線、アルミ線、ＳＵＳ線、絶縁皮膜被覆された金属線、カーボンファイバー、カーボンファイバーと一体化した樹脂繊維、繊維に銅箔がスパイラルに巻回された錦糸線を用いることが可能である。
　また、グラウンド導体の材料として、有機導電材料を絶縁材料でコーティングしたものを用いてもよい。
　グラウンド導体は、信号線導体と短絡しないように、導体（好ましくは信号線導体）及び第１の圧電体を包むように配置されていることが好ましい。
　このような信号線導体の包み方としては、銅箔などを螺旋状に巻回して包む方法や、銅線などを筒状の組紐にして、その中に包みこむ方法などを選択することが可能である。
　なお、信号線導体の包み方は、これら方法に限定されない。信号線導体を包み込むことにより、静電シールドすることが可能となり、外部の静電気の影響による、信号線導体の電圧変化を防ぐことが可能となる。
　また、グラウンド導体の配置は、本実施形態の圧電基材の最小基本構成単位（即ち、導体及び第１の圧電体）を円筒状に包接するように配置することも好ましい形態の一つである。
　グラウンド導体の断面形状は、円形状、楕円形状、矩形状、異形状など様々な断面形状を適用することが可能である。特に、矩形断面は、導体（好ましくは信号線導体）、第１の圧電体、必要に応じて第１の絶縁体、第２の圧電体などに対して、平面で密着することが可能となるため、効率的に圧電効果により発生した電荷を電圧信号として検出することが可能となる。
＜接着層を形成する接着剤＞
　本実施形態の圧電基材は、導体及び第１の圧電体の間に接着層を備えることが好ましい。
　接着層を形成する接着剤は、前記導体と前記第１の圧電体との間を機械的に一体化するため、又は、圧電基材が外部導体を備える場合は電極間（導体及び外部導体間）の距離を保持するために用いる。
　導体及び第１の圧電体の間に接着層を備えることにより、本実施形態の圧電基材に張力が印加されたときに、導体と第１の圧電体との相対位置がずれにくくなるため、第１の圧電体に張力がかかりやすくなる。従って、効果的に張力に比例した電圧出力を導体（好ましくは信号線導体）から検出することが可能となる。この結果、圧電感度、及び圧電出力の安定性がより向上する。また、接着層を備えることで、単位引張力当たりの発生電荷量の絶対値がより増加する。
　一方、導体及び第１の圧電体の間に接着層を備えない圧電基材では、圧電繊維などに加工した後もしなやかな性質が保たれるため、ウェアラブルセンサ等にしたときに装着感が良好となる。
　接着層を形成する接着剤の材料としては、以下の材料を用いることが可能である。
　エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、酢酸ビニル樹脂系エマルション形接着剤、（ＥＶＡ）系エマルション形接着剤、アクリル樹脂系エマルション形接着剤、スチレン・ブタジエンゴム系ラテックス形接着剤、シリコーン樹脂系接着剤、α－オレフィン（イソブテン－無水マレイン酸樹脂）系接着剤、塩化ビニル樹脂系溶剤形接着剤、ゴム系接着剤、弾性接着剤、クロロプレンゴム系溶剤形接着剤、ニトリルゴム系溶剤形接着剤等、シアノアクリレート系接着剤等を用いることが可能となる。
－弾性率－
　本実施形態における接着剤は、接合後の弾性率が第１の圧電体と同程度以上であることが好ましい。第１の圧電体の弾性率に対して、弾性率が低い材料を用いると、本実施形態の圧電基材に印加された張力による歪（圧電歪）が接着剤部分で緩和され、第１の圧電体への歪の伝達効率が小さくなるため、本実施形態の圧電基材を、例えばセンサに適用した場合、センサの感度が低くなりやすい。
－厚さ－
　本実施形態における接着剤の接合部位の厚さは、接合する対象間に空隙ができず、接合強度が低下しない範囲であれば薄ければ薄い程良い。接合部位の厚さを小さくすることで、圧電基材に印加された張力による歪が接着剤部分で緩和されにくくなり、第１の圧電体への歪が効率的に小さくなるため、本実施形態の圧電基材を、例えばセンサに適用した場合、センサの感度が向上する。
－接着剤の塗布方法－
　接着剤の塗布方法は特に限定されないが、主に以下の２つの方法を用いることが可能である。
・加工後に接着剤を配置し接合する方法
　例えば、導体（好ましくは信号線導体）及び第１の圧電体の配置；信号線導体及びグラウンド導体の加工、配置；が完了した後に、ディップコートや、含浸等の方法で、導体及び第１の圧電体の界面に接着剤を配置し接着する方法が挙げられる。
　また、上記方法により、導体及び第１の圧電体を接合する他、必要に応じて、本実施形態の圧電基材に備えられる各部材間を接合してもよい。
・加工前に未硬化の接着剤を配置し、加工後に接合する方法
　例えば、予め第１の圧電体の表面に光硬化性の接着剤、熱硬化性の接着剤、熱可塑性の接着剤などを、グラビアコーターやディップコーター等でコーティングし乾燥させ、導体及び第１の圧電体の配置が完了した後に、紫外線照射や加熱により接着剤を硬化させ、導体及び第１の圧電体の界面を接合する方法が挙げられる。
　また、上記方法により、導体及び第１の圧電体を接合する他、必要に応じて、本実施形態の圧電基材に備えられる各部材間を接合してもよい。
　上記方法を用いれば、接着剤をコーティング乾燥後はドライプロセスでの加工が可能となり加工が容易となる、また均一な塗膜厚が形成しやすいためセンサ感度等のバラツキが少ないといった特徴がある。
＜圧電基材の製造方法＞
　本実施形態の圧電基材の製造方法には特に限定はないが、例えば、第１の圧電体を準備して、別途準備した導体（好ましくは信号線導体）に対して、第１の圧電体を一方向に螺旋状に巻回することにより製造することができる。
　第１の圧電体は、公知の方法で製造したものであっても、入手したものであってもよい。
　また、本実施形態の圧電基材が、必要に応じて第２の圧電体、第１の絶縁体を備える場合、かかる圧電基材は、第１の圧電体を螺旋状に巻回する方法に準じて、製造することができる。
　但し、第１の圧電体及び第２の圧電体の巻回方向、並びに、第１の圧電体及び第２の圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子（Ａ）のキラリティについては、前述の通り、圧電基材の態様に応じて適宜選択することが好ましい。
　また、本実施形態の圧電基材が、第１の外部導体（例えばグラウンド導体）を備える場合、かかる圧電基材は、前述の方法又は公知の方法により、第１の外部導体を配置することにより製造することができる。
　なお、導体及び第１の圧電体の間、必要に応じて、本実施形態の圧電基材に備えられる各部材間を、例えば前述の方法により接着剤を介して貼り合わせてもよい。
　本実施形態の圧電基材は、引張力を印加することで、引張力に比例したずり歪が、ヘリカルキラル（Ａ）に印加され、導体（内部導体１６Ａ）側では正電荷が発生する。また、圧電基材は、圧縮力を印加することで、圧縮力に比例したずり歪が、ヘリカルキラル（Ａ）に印加され、導体（内部導体１６Ａ）側では負電荷が発生する。以上、圧電基材では、加えられた力に応じた正又は負の電荷信号が導体（内部導体１６Ａ）から検出される。
（第１の実施形態のまとめ）
　第１の実施形態においては、弾性体からなる保持部材２０に圧力を受ける受圧面２２を設け、受圧面２２で受けた圧力に対応して変形が生ずる隣接面２４に対し、張力を検知可能な圧電基材１２を設置した点に特徴がある。例えば、平板状の保持部材２０において、受圧面２２に物体等が接触することにより加圧される（衝撃や振動による加圧を含む）と、隣接面２４が膨張変形することにより、圧電基材１２に張力が働く。そして、圧電基材１２が張力を受けると、圧電基材１２は張力に応じた信号を出力する。また、受圧面２２が設置面２６から引き離されることにより、受圧方向と逆方向に加圧される（衝撃や振動による加圧を含む）と、隣接面２４が収縮変形することにより、圧電基材１２に圧縮力が働く。そして、圧電基材１２が圧縮力を受けると、圧電基材１２は圧縮力に応じた信号を出力する。
　ここで、圧電基材１２の配置を変更した比較例との対比において本実施形態の効果を説明する。図１６Ａは、弾性体である保持部材２０の受圧面２２の表面に圧電基材１２を設置し固定した例（比較例１）である。比較例１では、受圧面２２に物体等が接触することで圧電基材１２に圧力が発生するが、圧電基材１２の上から加圧された場合、圧電基材１２により保持部材２０は弾性体としてのクッション性を失う。また、圧電基材１２に直接負荷が掛かるので機械的負荷が大きい。したがって、尖ったものなどが接触すると断線が生ずるなど破損のおそれがある。
　また、図１６Ｂは、弾性体である保持部材２０の受圧面２２の裏面、すなわち設置面２６に圧電基材１２を設置し固定した例（比較例２）である。比較例２において、圧電基材１２は、必ず保持部材２０を介して加圧される。つまり、圧電基材１２は直接加圧されることがないため、断線の可能性は低いものの、比較例１よりも電圧感度が低い。
　そして、比較例１及び２、並びに従来技術（特許文献３及び４）のように圧電基材を受圧部位の直下に設置する構成の場合、圧電基材の設置場所から離れた場所で受圧した場合、電圧が出力されなかったり、電圧感度が低い場合がある。
　これに対して、本実施形態では、保持部材２０において、上方側の受圧面２２で受けた圧力に対して顕著な変形が生ずる隣接面２４に圧電基材１２が巻き付けられている。つまり、本実施形態は、弾性体のクッション性を活かした構造が採用されている。そして、本実施形態では、受圧面２２における受圧部位や受圧方向がずれていても弾性体である保持部材２０が変形さえすれば圧電基材１２に電圧が発生する。したがって、本実施形態のセンサモジュール１０によれば、圧力の検知に際し、圧電基材を用いた簡易な構造でありながら、検知範囲を確保することができ、検知感度を向上させることができる。また、本実施形態では弾性体を介して圧電基材１２が変形するため、圧電基材１２に対する機械的負担は軽減される。
＜第２の実施形態＞
　図５を基に、第２の実施形態のセンサモジュール１０Ａについて説明する。
　第２の実施形態は、保持部材の形状が第１の実施形態と相違する。なお、圧電基材１２の構造については、第１の実施形態と同じであり、説明は割愛する。また、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付すものとする。
　図５に示されるように、本実施形態に係るセンサモジュール１０Ａは、直方体状の弾性体からなる保持部材２０Ａと、長尺状の圧電基材１２と、を含んで構成されている。ここで、本実施形態の保持部材２０Ａは、第１の実施形態の保持部材２０と同じ材料が選択される。そして、硬さについても、受圧面２２を直径１０ｍｍの金属製の円柱で押し込んだ際の単位荷重当たりの凹み量が０．０３ｍｍ～０．５ｍｍの範囲とするのが望ましい。
　本実施形態の保持部材２０Ａは、直方体状であるため、受圧面２２及び設置面２６に隣接する側面である隣接面２４は４面ある。すなわち、圧力の受圧方向（図５の矢印Ｐ）周りに第１隣接面２４Ａ、第２隣接面２４Ｂ、第３隣接面２４Ｃ及び第４隣接面２４Ｄの順に形成されている。
　そして、隣接面２４上には、ケーブル状の圧電基材１２が配置されている。詳しくは、圧電基材１２は第１隣接面２４Ａから第４隣接面２４Ｄにかけて配置されている。つまり隣接面２４上に巻き付けられた状態で接着固定されている。換言すると、圧電基材１２は、隣接面２４において、圧力の受圧方向（図５の矢印Ｐ）周りに保持部材２０Ａを囲むように設けられている。
　本実施形態のセンサモジュール１０Ａは第１の実施形態と同様の作用を有している。すなわち、保持部材２０Ａにおいて受圧面２２が受圧方向（図５の矢印Ｐ）から圧力を受けると、受圧面２２と設置面２６との間で圧縮が生じる結果、隣接面２４は保持部材２０Ａの外方（図５の矢印Ｓ）に向けて膨張変形する。隣接面２４が膨張変形することで隣接面２４に設けられた圧電基材１２には張力が発生し、電圧が発生する。また、受圧面２２が設置面２６から引き離される場合については、隣接面２４が収縮変形することで隣接面２４に設けられた圧電基材１２には圧縮力が発生し、圧電基材１２では張力が付与された時と逆向きの電圧が発生する。これにより第１の実施形態と同様の効果を奏する。
＜第３の実施形態＞
　図６を基に、第３の実施形態のセンサモジュール１０Ｂについて説明する。
　第３の実施形態は、保持部材の形状が第１及び第２の実施形態と相違する。なお、圧電基材１２の構造については、第１及び第２の実施形態と同じであり、説明は割愛する。また、第１及び第２の実施形態と同一の構成については同一の符号を付すものとする。
　図６に示されるように、本実施形態に係るセンサモジュール１０Ｂは、球体状の弾性体からなる保持部材３０と、長尺状の圧電基材１２と、を含んで構成されている。
　保持部材３０は、例えば、床面に設置して上方から圧力を受ける場合、上端部が圧力を受ける受圧部３２として、下端部が設置部３６として、受圧部３２と設置部３６とを結ぶ線の中心で直交する面が交差面３４として構成される。上述のように、保持部材３０は弾性体であって、受圧部３２で圧力を受けると、受圧方向と交わる交差面３４では、受圧部３２で受けた圧力に対応して変形が生じる。ここで、交差面３４の外縁部を外周部３４Ａとすると、交差面３４の変形に伴い外周部３４Ａも変形する。
　ここで、本実施形態の保持部材３０は、第１の実施形態の保持部材２０と同じ材料が選択される。そして、硬さについても、受圧面２２を直径１０ｍｍの金属製の円柱で押し込んだ際の単位荷重当たりの凹み量が０．０３ｍｍ～０．５ｍｍの範囲とするのが望ましい。
　外周部３４Ａには、ケーブル状に形成された圧電基材１２が配置されている。詳しくは、圧電基材１２は円周状の外周部３４Ａに沿って巻き付けられた状態で接着固定されている。換言すると、圧電基材１２は、保持部材３０において、圧力の受圧方向（図６の矢印Ｐ）周りに保持部材３０を囲むように設けられている。なお、本実施形態では圧電基材１２は、外周部３４Ａとの接触部の全てにおいて接着固定されている。
　本実施形態のセンサモジュール１０Ｂは第１及び第２の実施形態と同様の作用を有している。すなわち、保持部材３０において受圧部３２が受圧方向（図６の矢印Ｐ）から圧力を受けると、受圧部３２と設置部３６との間で圧縮が生じる結果、保持部材３０は側部が外方（図６の矢印Ｓ）に向けて膨張することで扁平状に変形する。そして、交差面３４は拡径する、すなわち外周部３４Ａの周長が延長する。外周部３４Ａが延長することで当該外周部３４Ａに設けられた圧電基材１２には張力が発生し、電圧が発生する。また、受圧部３２が設置部３６から引き離される場合については、外周部３４Ａの周長が短縮する結果、圧電基材１２には圧縮力が発生し、圧電基材１２では張力が付与された時と逆向きの電圧が発生する。
　なお、本実施形態では、上端部が圧力を受ける受圧部３２として定義したが、圧力を受ける部位（受圧部位）は必ずしも受圧部３２である必要はなく、また、圧力を受ける方向（受圧方向）は、球体の保持部材３０の中心部に向かう向きに限らない。すなわち、圧力を受けた際に交差面３４が拡径し、外周部３４Ａの周長が延長する態様であれば、受圧部位及び受圧方向は特定されない。つまり、本実施形態の場合、交差面３４より上方で受圧すれば、圧力を検知することができる。
　第３の実施形態においては、弾性体からなる保持部材３０に圧力を受ける受圧部３２を設け、受圧部３２で受けた圧力に対応して変形が生ずる交差面３４の外周部３４Ａに対し、張力を検知可能な圧電基材１２を設置した点に特徴がある。例えば、球体状の保持部材３０において、受圧部３２に物体等が接触することにより加圧される（衝撃や振動による加圧を含む）と、外周部３４Ａの周長が延長することにより、圧電基材１２に張力が働く。そして、圧電基材１２が張力を受けると、圧電基材１２は張力に応じた信号を出力する。つまり、本実施形態は、弾性体のクッション性を活かした構造が採用されている。
　本実施形態では、第１の実施形態と同様に、受圧部３２における受圧部位や受圧方向がずれていても弾性体である保持部材３０が変形さえすれば圧電基材１２に電圧が発生する。したがって、本実施形態のセンサモジュール１０Ｂによれば、圧力の検知に際し、圧電基材を用いた簡易な構造でありながら、検知範囲を確保することができ、検知感度を向上させることができる。また、本実施形態では弾性体を介して圧電基材１２が変形するため、圧電基材１２に対する機械的負担は軽減される。
＜第４の実施形態＞
　図７を基に、第４の実施形態のセンサモジュール１０Ｃについて説明する。
　第４の実施形態は、圧電基材１２の配設方法が第１の実施形態と相違する。なお、圧電基材１２の構造については、第１の実施形態と同じであり、説明は割愛する。また、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付すものとする。
　図７に示されるように、本実施形態に係るセンサモジュール１０Ｃでは、圧電基材１２の先端に紐状の弾性物であるゴム紐１４が接続されている。そして、本実施形態では、ゴム紐１４が圧電基材１２と共に円柱面である隣接面２４上に巻き付けられている。ただし、本実施形態では、圧電基材１２と隣接面２４との接触部、及びゴム紐１４と隣接面２４との接触部の全てが接着固定されている訳ではない。圧電基材１２に接続されたゴム紐１４の先端部Ａと、隣接面２４と接触する圧電基材１２の後端部Ｂにおいてのみ接着固定されている。
　本実施形態のセンサモジュール１０Ｃは第１の実施形態と同様の作用を有している。すなわち、保持部材２０において受圧面２２が受圧方向（図７の矢印Ｐ）から圧力を受けると、受圧面２２と設置面２６との間で圧縮が生じる結果、隣接面２４は保持部材２０の外方（図７の矢印Ｓ）に向けて膨張変形する。隣接面２４が膨張変形することで隣接面２４に設けられた圧電基材１２及びゴム紐１４には張力が発生し、圧電基材１２では電圧が発生する。これにより第１の実施形態と同様の効果を奏する。
　ところで、圧電基材１２は、内部導体１６Ａの太さや第１の圧電体１８Ａの厚さにより、対応できる張力には限界がある。そのため、受圧面２２が受けた圧力に対して隣接面２４の変形量が大きい材質の場合、圧電基材１２が過大な張力を受けることで断線する場合がある。そこで、本実施形態では、圧電基材１２に対して弾性変形可能なゴム紐１４を接続させた。これにより、隣接面２４の変形量が大きく圧電基材１２に過大な張力が掛かっても場合であっても、ゴム紐１４が延伸することで圧電基材１２の断線を抑制することができる。なお、ゴム紐１４に代えて、コイルスプリングを接続してもよい。
＜第５の実施形態＞
　図８Ａ及び図８Ｂを基に、第５の実施形態のセンサモジュール１０Ｄについて説明する。
　第５の実施形態では、第１の実施形態のセンサモジュール１０を基に、保持部材２０の外周部に弾性体からなる保護部材２８を設けたものである。具体的には、隣接面２４及び隣接面２４に配置された圧電基材１２が保護部材２８で覆われている。なお、保護部材２８以外の構造については、第１の実施形態と同じであり、説明は割愛する。
　図８Ａに示されるように、本実施形態の保護部材２８は円筒形状であって、内径が保持部材２０の外径に等しい。また、図８Ｂに示されるように、保護部材２８の高さは保持部材２０の高さに等しい。なお、保護部材２８の高さはこれに限らず、圧電基材１２を覆うことができれば、設置面２６から受圧面２２にかけて設ける必要ない。
　以上のように構成されるセンサモジュール１０Ｄは、第１の実施形態のセンサモジュール１０と同様の作用を有している。すなわち、受圧面２２で圧力を受けることで、受圧面２２と設置面２６との間で圧縮が生じる結果、隣接面２４が膨張変形する。そして、隣接面２４が膨張変形することで隣接面２４に設けられた圧電基材１２には張力が発生し、電圧が発生する。また、受圧面２２が設置面２６から引き離される場合については、隣接面２４が収縮変形することで隣接面２４に設けられた圧電基材１２には圧縮力が発生し、圧電基材１２では張力が付与された時と逆向きの電圧が発生する。これにより第１の実施形態と同様の効果を奏する。
　また、本実施形態は、第１の実施形態の作用効果に加え、次の作用効果を奏する。すなわち、本実施形態では、圧電基材１２を保護部材２８で保護することにより、センサモジュール１０を露出状態で使用する場合における圧電基材１２への障害物の接触を防止することができる。また、保護部材２８を保持部材２０の円柱面に設けた「たが」として機能させることにより、受圧面２２に過大な圧力が加わった場合に、隣接面２４の変形を抑えて圧電基材１２の断線を抑制することができる。
　なお、本実施形態の保護部材２８は、隣接面２４の変形を過度に抑制させない観点でみれば、保持部材２０よりも軟質材料で形成するのが望ましい。他方、保護部材２８を保持部材２０と同じ材料で形成してもよい。この場合、保護部材２８と保持部材２０とを一体に形成してもよい。
＜第６の実施形態＞
　図９Ａ及び図９Ｂを基に、第６の実施形態のセンサモジュール１０Ｅについて説明する。
　第６の実施形態は、第５の実施形態のセンサモジュール１０Ｄと比べ、保護部材２８の形状が異なる以外は第５の実施形態と同様の構成を有している。なお、保護部材２８以外の構造については、第１及び第５の実施形態と同じであり、説明は割愛する。
　図９Ａに示されるように、本実施形態の保護部材２８の外観は直方体状であって、上面から下面にかけて、円形の孔が形成されている。この孔の内径は保持部材２０の外径に等しい。また、図９Ｂに示されるように、保護部材２８の高さは保持部材２０の高さに等しい。なお、保護部材２８の高さはこれに限らず、圧電基材１２を覆うことができれば、設置面２６から受圧面２２にかけて設ける必要ない。
　以上のように構成されるセンサモジュール１０Ｅは、第５の実施形態のセンサモジュール１０Ｄと同様の作用効果を奏する。
　なお、本実施形態の保護部材２８は、隣接面２４の変形を過度に抑制させない観点でみれば、保持部材２０よりも軟質材料で形成するのが望ましい。他方、保護部材２８を保持部材２０と同じ材料で形成してもよい。この場合、保護部材２８と保持部材２０とを一体に形成してもよい。
　また、第５及び第６の実施形態で示した保護部材２８は一例であって、隣接面２４における変形を妨げず、かつ圧電基材１２を覆うことができれば、その形状は自由に設計することが可能である。また、第２の実施形態のように直方体状の保持部材２０Ａを有するセンサモジュール１０Ａに対して、第５及び第６の実施形態で示した外観の保護部材２８を設けてもよい。
＜第７の実施形態＞
　図１０Ａ及び図１０Ｂを基に、第７の実施形態のセンサモジュール１０Ｆについて説明する。
　第７の実施形態では、第３の実施形態のセンサモジュール１０Ｂを基に、保持部材３０の外周部に弾性体からなる保護部材３８を設けたものである。具体的には、保持部材３０の受圧部３２及び設置部３６付近を除く球面部分、並びに外周部３４Ａに配置された圧電基材１２が保護部材３８で覆われている。なお、保護部材３８以外の構造については、第３の実施形態と同じであり、説明は割愛する。
　図１０Ａに示されるように、本実施形態の保護部材３８は外観が円柱形状であって、内部に球状の空間が形成されている。この空間の内径は保持部材３０の外径に等しい。また、図１０Ｂに示されるように、保護部材３８の高さは保持部材２０の高さよりも若干低く受圧部３２は露出している。なお、保護部材３８の高さはこれに限らず、圧電基材１２を覆うことができれば、設置部３６から受圧部３２にかけて設ける必要ない。
　以上のように構成されるセンサモジュール１０Ｆは、第３の実施形態のセンサモジュール１０Ｂと同様の作用を有している。すなわち、受圧部３２で圧力を受けることで、受圧部３２と設置部３６との間で圧縮が生じる結果、外周部３４Ａの周長が延長する。そして、外周部３４Ａの周長が延長することで外周部３４Ａに設けられた圧電基材１２には張力が発生し、電圧が発生する。また、受圧部３２が設置部３６から引き離される場合については、外周部３４Ａの周長が短縮する結果、圧電基材１２には圧縮力が発生し、圧電基材１２では張力が付与された時と逆向きの電圧が発生する。これにより第３の実施形態と同様の効果を奏する。
　また、本実施形態は、第３の実施形態の作用効果に加え、次の作用効果を奏する。すなわち、本実施形態では、圧電基材１２を保護部材３８で保護することにより、センサモジュール１０Ｂを露出状態で使用する場合における圧電基材１２への障害物の接触を防止することができる。また、保護部材３８を保持部材３０の円柱面に設けた「たが」として機能させることにより、受圧部３２に過大な圧力が加わった場合に、交差面３４及び外周部３４Ａの変形を抑えて圧電基材１２の断線を抑制することができる。
　なお、本実施形態の保護部材３８は、交差面３４及び外周部３４Ａの変形を過度に抑制させない観点でみれば、保持部材３０よりも軟質材料で形成するのが望ましい。他方、保護部材３８を保持部材３０と同じ材料で形成してもよい。この場合、保護部材３８と保持部材２０とを一体に形成してもよい。
＜第８の実施形態＞
　図１１Ａ及び図１１Ｂを基に、第８の実施形態のセンサモジュール１０Ｇについて説明する。
　第８の実施形態は、第７の実施形態のセンサモジュール１０Ｆと比べ、保護部材３８の形状が異なる以外は第７の実施形態と同様の構成を有している。なお、保護部材３８以外の構造については、第３及び第７の実施形態と同じであり、説明は割愛する。
　図１１Ａに示されるように、本実施形態の保護部材３８の外観は正方体状であって、内部に球状の空間が形成されている。この空間の内径は保持部材３０の外径に等しい。また、図１１Ｂに示されるように、保護部材３８の高さは保持部材２０の高さよりも若干低い。なお、保護部材３８の高さはこれに限らず、圧電基材１２を覆うことができれば、設置部３６から受圧部３２にかけて設ける必要ない。
　以上のように構成されるセンサモジュール１０Ｇは、第７の実施形態のセンサモジュール１０Ｆと同様の作用効果を奏する。
　なお、本実施形態の保護部材３８は、交差面３４及び外周部３４Ａの変形を過度に抑制させない観点でみれば、保持部材３０よりも軟質材料で形成するのが望ましい。他方、保護部材３８を保持部材３０と同じ材料で形成してもよい。この場合、保護部材３８と保持部材２０とを一体に形成してもよい。
　また、第７及び第８の実施形態で示した保護部材３８は一例であって、交差面３４及び外周部３４Ａの変形を妨げず、かつ圧電基材１２を覆うことができれば、その形状は自由に設計することが可能である。
（各実施形態の変形例）
　なお、各実施形態では、保持部材２０、２０Ａ、３０の外周部（つまり、隣接面２４、外周部３４Ａ）に対して圧電基材１２を１周程巻き付けているが、圧電基材１２の配置はこれに限らない。具体的に、以下の変形例のように配置することができる。
　変形例１として、圧電基材１２は、保持部材２０、２０Ａ、３０に対して数周巻き付けてもよい。この場合、圧電基材１２は、保持部材２０、２０Ａ、３０の上方から下方に向けて螺旋状に巻き付けることができる。例えば、第１の実施形態の保持部材２０に対して、圧電基材１２を受圧面２２から設置面２６にかけて螺旋状に巻き付けてもよい。変形例１によれば、受圧に対する隣接面２４の変形の誤差を平準化することができるため、圧力を受ける部位や方向の違いによる検知誤差を低減することができる。
　変形例２として、圧電基材１２は、保持部材２０、２０Ａ、３０の一部に設置することができる。例えば、第２の実施形態の保持部材２０Ａにおいて、圧電基材１２を第１隣接面２４Ａに対してのみ設置してもよい。この場合、受圧面２２と平行に圧電基材１２を設置する必要はなく、受圧面２２に対して、垂直を含む交差方向に沿って圧電基材１２を設置することができる。変形例２によれば、圧電基材１２を設置する際の長さを短くすることができる。
　変形例３として、圧電基材１２は、保持部材２０、２０Ａ、３０に複数個設置することができる。例えば、第１の実施形態の保持部材２０に対して、複数の圧電基材１２を繋ぎ合わせた上で、隣接面２４を周回させて設置することができる。また例えば、第２の実施形態の保持部材２０Ａにおいて、各隣接面２４ごとに圧電基材１２を設置してもよい。変形例３によれば、保持部材２０、２０Ａ、３０に対して複数の圧電基材１２を設置することで、保持部材２０、２０Ａ、３０が軟質で変形量が大き過ぎる場合であっても圧電基材１２の断線を抑制することができる。
　なお、各実施形態及び変形例については、それぞれ組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施することができる。
〔圧力分布センサ〕
　各実施形態のセンサモジュールは、圧力分布センサ５０に適用することができる。ここで、第１の実施形態のセンサモジュール１０を圧力分布センサ５０に適用した場合を例に説明する。
　図１２Ａ及び図１２Ｂに示されるように、一の実施形態の圧力分布センサ５０はセンサモジュール１０が格子状に複数配置されている。具体的に圧力分布センサ５０には、図１２Ａに示されるように、保持部材２０と同じ、又は軟質の材料からなる基材５８に対して、５行×５列の計２５個のセンサモジュール１０が配置されている。ここで、図１２Ａ及び図１２Ｂでは、保持部材２０の周囲に設けられた圧電基材１２及び保持部材２０から延出する圧電基材１２の図示は省略されている。なお、センサモジュール１０の個数及び配置態様はこの限りではない。
　図１２Ｂに示されるように、基材５８の上面５２は各センサモジュール１０の受圧面２２と同一面を形成し、基材５８の下面５６は各センサモジュール１０の設置面２６と同一面を形成している。なお、基材５８の上面５２及び下面５６の位置はこれに限らず、各センサモジュールを固定することができれば、必ずしも設置面２６から受圧面２２にかけて設ける必要ない。
　本実施形態の圧力分布センサ５０によれば、上面５２に対して圧力が加えられた場合、各センサモジュール１０では、圧力に対応した電圧が出力されることにより、上面５２に対して加えられた圧力の分布を知ることができる。
　本実施形態の圧力分布センサ５０は、例えば、椅子の座面に設置することにより、人が着座した際の座面分布を測定することができる。また例えば、ベットマットの上に設置することにより、人が寝た際の体圧分布を測定することができる。
（補足）
　以上、各実施形態のセンサモジュールは、上記のような圧力分布センサに適用できる他、タッチセンサなどの圧力検知センサ、圧力検知接触センサ、舌圧測定、心拍、呼吸検出などの生体測定用センサに応用することができる。その他、各実施形態のセンサモジュールは、次のセンサに採用することができる。例えば、センサとしては、衝撃センサ、振動センサ等がある。
　また、上記のセンサが装着される、又はこれらのセンサと一体化された構造体に採用することができる。例えば、自動車（例えば、四輪自動車、二輪自動車等）、列車、荷車、船舶、航空機、自転車、台車、キャスター付トランク、ロボット、アクチュエータなどの移動する構造体に採用することができる。また、プロテクター、サポーター、靴、衣服、帽子、ヘルメットなどの人を保護する構造体に採用することができる。さらに、壁材、窓枠、床材、カーペット、座布団、ベッド、椅子、乗物用シートなどの固定物にも採用することができる。床材としては例えば木材やプラスチック、畳、樹脂製の模擬畳、金属、ガラス等が挙げられる。
　以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
　実施例及び比較例として、ケーブル状の圧電基材１２を配設したセンサモジュール１０を複数製造した。
（実施例１）
　実施例１のセンサモジュール１０は、図１に示されるように、円柱状の保持部材２０と、保持部材２０の側面である隣接面２４に巻き付けられた圧電基材１２を備えている。ここで、実施例１では、圧電基材１２は隣接面２４との接触部の全てにおいて接着剤により固定されている。すなわち、圧電基材１２と隣接面２４との接触部分においては、図示しない接着剤層が存在している。
＜圧電基材の製法＞
　圧電フィルム（ＰＬＡフィルム）から、厚さ５０μｍ、幅０．６ｍｍのマイクロスリットリボンを作製した。次に株式会社明清産業製の錦糸線（型番：ｕ２４）に対してマイクロスリットリボンを、錦糸線の長手方向に対して、斜め４５°の方向に、Ｓ巻（反時計周り）方向にラッピング加工した。さらに外側に、外部導体として、幅０．３ｍｍ、厚さ３０μｍの圧延銅箔をマイクロスリットリボンが外側から露出しないように密にＺ巻方向にラッピングし、圧電基材１２とした。
　さらに、実際に圧力を検出するために、圧電基材１２を７０ｍｍにカットし、６０ｍｍは実際に歪を測定する領域とし、残りの１０ｍｍの部分は接続電極部としてＡ／Ｄ変換器（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社：ＵＳＢ－６２１０）（図１４参照）に接続して評価した。
＜センサモジュールの製造＞
　各実施例のセンサモジュール１０は、図１に示されるように、円柱状であって、直径が２０ｍｍ、高さが５ｍｍとされている。ここで、実施例１のセンサモジュール１０は、圧電基材１２が設置される保持部材２０は、ポリオールと二塩基酸エステルから成るＡ液と４－４´－ＭＤＩと二塩基酸エステルから成るＢ液とを１０：１で混合して作ったウレタンを円柱状に成形することで得た。そして成形された保持部材２０において、圧電基材１２は受圧面２２と平行で、かつ隣接面２４の上下中央を１周させるように配置した（図１参照）。このとき、圧電基材１２を接着剤（セメダイン社：スーパーＸ＿Ｎｏ．８００８）で隣接面２４に対して固定した。
（実施例２）
　実施例２のセンサモジュール１０において、保持部材２０は、ポリオールと二塩基酸エステルから成るＡ液と４－４´－ＭＤＩと二塩基酸エステルから成るＢ液とを４：１で混合して作ったウレタンを円柱状に成形することで得た。そして成形された保持部材２０において、圧電基材１２は受圧面２２と平行で、かつ隣接面２４の上下中央を１周させるように配置した（図１参照）。このとき、圧電基材１２を接着剤（セメダイン社：スーパーＸ＿Ｎｏ．８００８）で隣接面２４に対して固定した。
（実施例３）
　実施例３のセンサモジュール１０において、保持部材２０は、シリコーンエラストマーを円柱状に成形することで得た。そして成形された保持部材２０において、圧電基材１２は受圧面２２と平行で、かつ隣接面２４の上下中央を１周させるように配置した（図１参照）。このとき、圧電基材１２を接着剤（セメダイン社：スーパーＸ＿Ｎｏ．８００８）で隣接面２４に対して固定した。
（実施例４）
　実施例４のセンサモジュール１０において、保持部材２０は、イソプレンゴムを円柱状に成形することで得た。そして成形された保持部材２０において、圧電基材１２は受圧面２２と平行で、かつ隣接面２４の上下中央を１周させるように配置した（図１参照）。このとき、圧電基材１２を接着剤（セメダイン社：スーパーＸ＿Ｎｏ．８００８）で隣接面２４に対して固定した。
（実施例５）
　実施例５のセンサモジュール１０において、保持部材２０は、アクリル樹脂を円柱状に成形することで得た。そして成形された保持部材２０において、圧電基材１２は受圧面２２と平行で、かつ隣接面２４の上下中央を１周させるように配置した（図１参照）。このとき、圧電基材１２を接着剤（セメダイン社：スーパーＸ＿Ｎｏ．８００８）で隣接面２４に対して固定した。
（比較例１）
　比較例１のセンサモジュール１００において、保持部材２０は実施例２と同じものを使用した。そして、図１６Ａに示されるように、圧電基材１２を保持部材２０の表面（上面）である受圧面２２に配置し、接着剤（セメダイン社：スーパーＸ＿Ｎｏ．８００８）で固定した。
（比較例２）
　比較例２のセンサモジュール１１０において、保持部材２０は実施例２及び比較例１と同じものを使用した。そして、図１６Ｂに示されるように、圧電基材１２を保持部材２０の裏面（下面）である設置面２６に配置し、接着剤（セメダイン社：スーパーＸ＿Ｎｏ．８００８）で固定した。
＜凹み量測定＞
　上述のように製造した各実施例及び各比較例の保持部材２０の物性を把握すべく単位荷重当たりの凹み量（ｍｍ）を測定した。具体的には、引張試験機（エーアンドディ社：テンシロンＲＴＧ１２５０）を用い、保持部材２０の受圧面２２に対し直径１０ｍｍの金属製の円柱を１Ｎの荷重で押し込んだ際の凹み量（ｍｍ）を測定した。図１３に示されるように、引張試験機２００は、上下に移動するクロスヘッド２１０と、クロスヘッド２１０に固定されたロードセル２２０と、ロードセル２２０の先端に装着された押出棒２２５と、測定物を設置する架台２３０とを有している。ここで、押出棒２２５は、先端部が直径１０ｍｍの円柱状に形成されている。センサモジュール１０は、受圧面２２の中心に押出棒２２５が接触するよう架台２３０に対して固定した。
　一方、ＡＤ変換器２４０では、ロードセル２２０で検出された荷重、及びクロスヘッド２１０の移動量である歪値がそれぞれ入力される。そして、ＡＤ変換器２４０でデジタル化された情報が解析用ＰＣ２５０に出力され、解析用ＰＣ２５０において各検出値が算出される。
　以上、各実施例及び各比較例のセンサモジュール１０について、引張試験機２００により、保持部材２０の単位荷重当たりの凹み量を求めた。
＜電圧感度測定＞
　上述のように製造した各実施例及び各比較例のセンサモジュール１０の電圧感度を把握すべく、単位荷重当たりの発生電圧を求めた。電圧感度は、図１４に示されるように、フォースゲージ３１０（ＳＨＩＭＰＯ社：ＦＧＰ－１０）と、ＡＤ変換器３２０（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社：ＵＳＢ－６２１０）と、解析用ＰＣ３３０とを用いて測定した。フォースゲージ３１０には、直径１２ｍｍの円盤状の押圧部を有する押圧棒３１５が設けられている。また、測定対象となるセンサモジュール１０では圧電基材１２がＡＤ変換器３２０に接続されている。
　そして、センサモジュール１０を定盤等の平面上にセットし、センサモジュール１０の受圧面２２の中心部に対して押圧棒３１５を垂直に接触させて押圧する。すると、保持部材２０の変形に伴い、隣接面２４に配置した圧電基材１２に張力が印加され、圧電効果により電荷が発生する。この電荷の発生によって生じた電圧を、ＡＤ変換器３２０を通して解析用ＰＣ３３０で測定した。
　次に、電圧感度は次のようにして算出した。まず、受圧面２２に対して、５Ｎ、１０Ｎ、１５Ｎ、２０Ｎの荷重を与えたときに解析用ＰＣ３３０において測定された発生電圧の最大値（Ｖｐ－ｐ）を読み取り、縦軸に発生電圧（Ｖｐ－ｐ）、横軸に荷重（Ｎ）をプロットした。そして、最小二乗法による直線近似を行い、単位荷重（Ｎ）当たりの発生電圧（Ｖｐ－ｐ）を示す直線の傾きを電圧感度とした。
　以下、各実施例及び各比較例についての凹み量の測定結果と電圧感度の算出結果を示す。
　表１は実施例１～５の凹み量の測定結果と電圧感度の算出結果である。図１５に表１における凹み量を横軸に、電圧感度を縦軸にプロットしたグラフを示す。表１に示されるように、各実施例は凹み量が大きいほど、電圧感度が大きくなることが分かる。また、図１５に示されるように、凹み量と電圧感度との相関を見ると、比例関係にあることが分かる。特に、単位荷重当たりの凹み量が０．０１ｍｍ～1．０ｍｍの範囲であれば、凹み量と電圧感度との間で比例関係が成立する。
　以上、実施例においては、凹み量で表される保持部材２０の硬さと、電圧感度は比例関係にあるといえる。そして、凹み量が０．０１ｍｍ～1．０ｍｍの範囲、より望ましくは０．０３ｍｍ～０．５ｍｍの範囲となる保持部材２０を使用することにより、受圧面２２に対して加えられた圧力を高い感度で検出することができる。
　なお、参考までに、寒天を保持部材２０とした場合、単位荷重当たりの凹み量は２．０９７ｍｍ／Ｎと各実施例と比較して大きいものの、電圧感度は０．０２５８Ｖ／Ｎと実施例５に次いで低い。これは、寒天の保持部材２０は、各実施例における保持部材２０の材質と比べて軟質すぎて受圧面２２で受けた圧力が隣接面２４に波及されないからである。すなわち、受圧面２２にのみ変形が生じ、隣接面２４ではほとんど変形が生じないため、圧電基材１２に張力が印加されず電圧が発生しないのである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　なお、アクリル製の保持部材２０を有する実施例５の電圧感度は、他の実施例に比べて低いが、大きな圧力（例えば、電圧感度を測定した際の荷重２０Ｎよりも大きい荷重）を測定する場合のセンサモジュールとしては、十分に実用範囲内にある。以上を踏まえると、測定荷重の小さい場合には柔らかい保持部材２０を有するセンサモジュール１０を採用し、測定荷重の大きい場合には硬い保持部材２０を有するセンサモジュール１０を採用することで、測定荷重に適したセンサモジュールを提供することができる。
　表２は実施例２と比較例１及び２の電圧感度の算出結果である。表２に示されるように、同じ材質の保持部材２０を有する実施例２と比較例１及び２を比較した場合、保持部材２０の側面である隣接面２４に圧電基材１２を設置した方が電圧感度が大きいことが分かる。一方、保持部材２０の表面である受圧面２２に圧電基材１２を設置した比較例１、及び保持部材２０の裏面である設置面２６に圧電基材１２を設置した比較例２は、実施例２よりも電圧感度が低い。また、比較例１と比較例２とでは電圧感度に差が生じている。すなわち、比較例１及び２では、弾性体である保持部材２０に対して圧電基材１２を表面と裏面のどちらに設けるかで、電圧感度が異なるため、使用に際して表裏を区別して使用する必要がある。そして、比較例１の場合、圧電基材１２に対して直接負荷が掛かるので、機械的な負荷が大きいといえる。そのため、比較例１のセンサモジュール１００は、尖った物体などが接触すると圧電基材１２が断線するなど、破損しやすいといえる。
　以上を踏まえると、実施例２は、比較例１及び２に比べて表裏を区別して使用する必要がない上、高負荷に対応可能であり、さらに高感度のセンサモジュールといえる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　受圧面２２が設置面２６から引き離される場合について、実施例６により検証した。
（実施例６）
　実施例６のセンサモジュール１０は、図１に示されるように、円柱状であって、直径が５０ｍｍ、高さが２０ｍｍとされている。ここで、実施例６の圧電基材１２は、上述した各実施形態の圧電基材と同じである。また、実施例６の保持部材２０は、天然ゴムスポンジ製である。保持部材２０において、圧電基材１２は受圧面２２と平行で、かつ隣接面２４の上下中央を１周させるように配置した（図１参照）。このとき、圧電基材１２を接着剤（セメダイン社：スーパーＸ＿Ｎｏ．８００８）で隣接面２４に対して固定した。また、受圧面２２及び設置面２６にはそれぞれフック（具体的には、ミツヤ製：吊り金具ＢＸ１－１６）を設けた。
　製造した実施例６のセンサモジュール１０は、引張試験により電荷量と変形量の測定が行われた。変形量は、引張試験機（エーアンドディ社：テンシロンＲＴＧ１２５０）を用い、受圧面２２と設置面２６との間に５Ｎの引張荷重を加えた際の変位量を測定して求めた。また、電荷量は、圧電基材１２にエレクトロメータ（ケースレー社製：Ｍｏｄｅｌ６１７)を接続して測定した。
　測定の結果、単位荷重当たりの変形量は、０．２０５ｍｍ／Ｎであり、単位荷重当たりの電荷量は、－３０．２６ｐＣ／Ｎであった。なお、電荷量は受圧面２２が圧縮されて圧電基材１２に張力が加わる場合を正としているため、受圧面２２が引っ張られて電基材１２に圧縮力が加わる実施例６の場合、電荷量は負となる。
　以上のように、受圧面２２が設置面２６から引き離される場合、隣接面２４が収縮変形することで隣接面２４に設けられた圧電基材１２には圧縮力が発生し、圧電基材１２では張力が付与された時と逆向きの電荷（つまり、電圧）が発生することを確認した。
　２０１７年８月９日に出願された日本国特許出願２０１７－１５３９３３の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
　１０　　センサモジュール
　１２　　圧電基材
　１４　　ゴム紐（弾性物）
　１６Ａ　内部導体（導体）
　１８Ａ　第１の圧電体
　１８Ｂ　第２の圧電体
　２０　　保持部材
　２２　　受圧面
　２４　　隣接面
　２４Ａ　第１隣接面
　２４Ｂ　第２隣接面
　２４Ｃ　第３隣接面
　２４Ｄ　第４隣接面
　２８　　保護部材
　３０　　保持部材
　３２　　受圧部
　３４　　交差面
　３４Ａ　外周部（交差面の外縁部）
　３８　　保護部材
　５０　　圧力分布センサ

Claims (10)

  1. 　弾性体からなる保持部材と、
    　前記保持部材において圧力を受ける受圧面と、
    　前記保持部材において前記受圧面で受けた前記圧力に対応して変形が生じ、かつ前記受圧面に隣接する隣接面と、
    　前記隣接面上に配置される長尺状の圧電基材と、
    　を備えたセンサモジュール。
  2. 　前記圧電基材は、前記隣接面において、前記圧力の受圧方向周りに前記保持部材を囲むように設けられている請求項１に記載のセンサモジュール。
  3. 　弾性体からなる保持部材と、
    　前記保持部材において圧力を受ける受圧部と、
    　前記保持部材において前記受圧部で受けた前記圧力に対応して変形が生じ、かつ前記圧力の受圧方向と交わる交差面と、
    　前記交差面の外縁部に沿って配置される長尺状の圧電基材と、
    　を備えたセンサモジュール。
  4. 　前記保持部材は、荷重を加えたときの単位荷重当たりの変形量が０．０１ｍｍ～１．０ｍｍの範囲にある請求項１～３の何れか１項に記載のセンサモジュール。
  5. 　前記圧電基材は、長尺状の導体と、前記導体に対して一方向に螺旋状に巻回された長尺状の圧電体とを備え、
    　前記圧電体は、有機圧電材料で形成されている請求項１～４の何れか１項に記載のセンサモジュール。
  6. 　前記圧電体は、光学活性を有するヘリカルキラル高分子（Ａ）である請求項５に記載のセンサモジュール。
  7. 　前記ヘリカルキラル高分子（Ａ）は、ポリ乳酸である請求項６に記載のセンサモジュール。
  8. 　前記圧電基材の先端には紐状の弾性物が接続されており、前記弾性物は前記圧電基材と共に前記保持部材に配置されている請求項１～７の何れか１項に記載のセンサモジュール。
  9. 　前記保持部材の外周部に設けられた弾性体からなる保護部材を備えた請求項１～８の何れか１項に記載のセンサモジュール。
  10. 　請求項１～９の何れか１項に記載のセンサモジュールを格子状に複数配置した圧力分布センサ。
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