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JP2017188538A - Piezoelectric element using braid form and device using them - Google Patents

Piezoelectric element using braid form and device using them Download PDF

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JP2017188538A JP2016075437A JP2016075437A JP2017188538A JP 2017188538 A JP2017188538 A JP 2017188538A JP 2016075437 A JP2016075437 A JP 2016075437A JP 2016075437 A JP2016075437 A JP 2016075437A JP 2017188538 A JP2017188538 A JP 2017188538A
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佳郎 田實
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俊介 兼松
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  • Braiding, Manufacturing Of Bobbin-Net Or Lace, And Manufacturing Of Nets By Knotting (AREA)

Abstract

【課題】圧電性繊維を用いた圧電素子の信号強度をより高め、更にノイズ信号を抑制する技術を提供する。
【解決手段】導電性繊維で形成された芯部と、該芯部を被覆するように組紐状の圧電性繊維で形成された鞘部と、該鞘部の周囲に設けられた導電層と、を備えた圧電素子であって、該芯部に接続固定された信号用金属製端子と、該導電層に接続固定されたシールド用金属製端子とをさらに備え、該信号用金属製端子と該シールド用金属製端子とが絶縁体を介して互いに固定された、圧電素子。
【選択図】図1
The present invention provides a technique for further increasing the signal strength of a piezoelectric element using a piezoelectric fiber and further suppressing a noise signal.
A core part formed of conductive fibers, a sheath part formed of braided piezoelectric fibers so as to cover the core part, a conductive layer provided around the sheath part, A signal metal terminal connected and fixed to the core, and a shield metal terminal connected and fixed to the conductive layer, the signal metal terminal and the A piezoelectric element in which a shield metal terminal is fixed to each other through an insulator.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、圧電性繊維を用いた組紐を導電層で被覆した端子付き組紐状圧電素子、該端子付き組紐状圧電素子を用いた布帛状圧電素子、およびそれらを用いたデバイスに関する。   The present invention relates to a braided piezoelectric element with a terminal in which a braid using a piezoelectric fiber is covered with a conductive layer, a fabric-like piezoelectric element using the braided piezoelectric element with a terminal, and a device using the same.

近年、いわゆるウェアラブルセンサーが注目を浴びており、眼鏡型や腕時計といった形状の商品が世に出始めた。しかし、これらのデバイスは、装着しているという感覚があり、究極のウェアラブルである、布状、つまり衣類のような形状のものが望まれている。そのようなセンサーとして、圧電性繊維の圧電効果を用いた圧電素子が知られている。例えば、特許文献1には、2本の導電性繊維および1本の圧電性繊維を含み、これらが互いに接点を有しつつ、略同一平面上に配置されている圧電単位を含む圧電素子が開示されている。また、特許文献2には、圧電高分子からなる繊維状物、または成形物であり、これの軸方向に付加される張力によって圧電性を発生させるために、かかる張力の付加方向と異なる方向に捩りを加えて構成したことを特徴とする圧電材が開示されている。   In recent years, so-called wearable sensors have attracted attention, and products such as glasses and watches have begun to appear in the world. However, these devices have a feeling that they are worn, and a cloth-like shape, that is, a clothing-like shape that is the ultimate wearable is desired. As such a sensor, a piezoelectric element using a piezoelectric effect of a piezoelectric fiber is known. For example, Patent Document 1 discloses a piezoelectric element that includes two conductive fibers and one piezoelectric fiber, and these include piezoelectric units that are disposed on substantially the same plane while having contact with each other. Has been. Patent Document 2 discloses a fibrous or molded product made of a piezoelectric polymer, and in order to generate piezoelectricity by the tension applied in the axial direction thereof, the direction in which the tension is applied is different. A piezoelectric material characterized by being twisted is disclosed.

一方、近年、いわゆるタッチパネル方式を採用した入力装置、すなわちタッチ式入力装置が大幅に増加している。銀行ATMや駅の券売機のみならず、スマートフォン、携帯電話機、携帯ゲーム機、携帯音楽プレーヤなどにおいて、薄型ディスプレイ技術の発展と相まって、入力インターフェースとしてタッチパネル方式を採用した機器が大幅に増加している。そのようなタッチパネル方式を実現する手段として、圧電シートや圧電性繊維を用いる方式が知られている。例えば、特許文献3には、所定方向に向く延伸軸を有するL型ポリ乳酸からなる圧電シートを用いるタッチパネルが開示されている。   On the other hand, in recent years, the number of input devices adopting a so-called touch panel method, that is, touch-type input devices has increased significantly. In addition to bank ATMs and station ticket vending machines, smartphones, mobile phones, portable game consoles, portable music players, etc., coupled with the development of thin display technology, the number of devices that use the touch panel method as an input interface has increased significantly. . As means for realizing such a touch panel system, a system using a piezoelectric sheet or piezoelectric fiber is known. For example, Patent Document 3 discloses a touch panel that uses a piezoelectric sheet made of L-type polylactic acid having an extending axis facing a predetermined direction.

これらウェアラブルセンサーやタッチパネル方式のセンサーでは、圧電材料に印加される小さな変形により圧電材料内に生じる小さな応力に対しても、大きな電気信号を取り出すことが望まれる。例えば、指の曲げ伸ばし動作や指などで表面を擦る行為により圧電材料に生じる比較的小さな応力によっても大きな電気信号を安定的に取り出すことが望まれる。   In these wearable sensors and touch panel type sensors, it is desired to extract a large electric signal even with a small stress generated in the piezoelectric material due to a small deformation applied to the piezoelectric material. For example, it is desired to stably extract a large electric signal even by a relatively small stress generated in a piezoelectric material due to a bending and stretching operation of a finger or an action of rubbing the surface with a finger or the like.

特許文献1の圧電性繊維は、様々な用途に適用可能な優れた素材であるが、比較的小さな変形で生じる応力に対して大きい電気信号を出力できるとは必ずしもいえず、大きな電気信号を得る技術についても明示していない。また、特許文献1に記載の圧電素子は、信号線となる導電性繊維がむき出しであり、それゆえノイズ信号を抑制するためには、別途ノイズシールド構造を構築する必要がある。したがって、特許文献1に記載の圧電素子では、実用化に対して依然として改善の余地があった。   The piezoelectric fiber of Patent Document 1 is an excellent material applicable to various uses, but it cannot necessarily output a large electric signal with respect to stress generated by a relatively small deformation, and obtains a large electric signal. The technology is not specified. In addition, the piezoelectric element described in Patent Document 1 has a bare conductive fiber serving as a signal line. Therefore, in order to suppress a noise signal, it is necessary to construct a noise shield structure separately. Therefore, the piezoelectric element described in Patent Document 1 still has room for improvement for practical use.

特許文献2の圧電性繊維は、特殊な製造方法で圧電性繊維をあらかじめ捩じらせておくことにより、圧電性繊維への引張や圧縮に対して電気信号を出力できる。しかし、特許文献2には、圧電性繊維を曲げたり伸ばしたりする屈曲や、圧電性繊維の表面を擦る行為によるせん断応力に対して十分な電気信号を発生させる技術は開示されていない。したがって、このような圧電性繊維を用いた場合、表面を擦るような比較的小さい変形で生じる応力だけで十分な電気信号を取り出すことは困難である。   The piezoelectric fiber of Patent Document 2 can output an electrical signal in response to tension or compression on the piezoelectric fiber by previously twisting the piezoelectric fiber by a special manufacturing method. However, Patent Document 2 does not disclose a technique for generating a sufficient electric signal with respect to a bending stress caused by bending or stretching a piezoelectric fiber or a shearing stress caused by rubbing the surface of the piezoelectric fiber. Therefore, when such a piezoelectric fiber is used, it is difficult to extract a sufficient electric signal only with a stress generated by a relatively small deformation that rubs the surface.

特許文献3の圧電シートは、圧電シートに対する変形(応力)によって電気信号を出力できる。しかしながら、そもそもシート状であるために柔軟性に乏しく布のように自由に屈曲できるような使い方は不可能である。   The piezoelectric sheet of Patent Document 3 can output an electric signal by deformation (stress) with respect to the piezoelectric sheet. However, since it is in the form of a sheet in the first place, it is not flexible and cannot be used such that it can be bent freely like a cloth.

国際公開第2014/058077号International Publication No. 2014/058077 特許第3540208号公報Japanese Patent No. 3540208 特開2011−253517号公報JP 2011-253517 A

本発明の目的は、比較的小さな変形で生じる応力によっても、大きな電気信号を取り出すことが可能で、ノイズ信号を抑制可能な繊維状の圧電素子を提供することにある。さらに、この素子を信号検出回路に効率的に接続することを可能にした端子付き圧電素子を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a fibrous piezoelectric element that can extract a large electrical signal even by a stress caused by a relatively small deformation and can suppress a noise signal. It is another object of the present invention to provide a piezoelectric element with a terminal that makes it possible to efficiently connect this element to a signal detection circuit.

本発明者らは、導電性繊維と圧電性繊維との組み合わせとして、芯となる導電性繊維の表面を組紐状の圧電性繊維で被覆し、更にその周囲に導電層を設けた圧電素子により効率よく電気を取り出すことが可能で、更にノイズ信号を抑制できることを発見した。
また、絶縁被覆導線に端子を付ける技術は種々開示されているが、圧電性繊維により組紐状に被覆され、更にその周囲に導電層を設けた導電性繊維に端子を接続する場合、従来の技術をそのまま適用すると被覆除去の困難さ、鞘部の繊維に由来する特性および圧電性由来のノイズの点から適用困難であることが判明した。さらに、回路のグランド端子から周囲の導電層へ単に配線をするのみでは、端子部でのノイズの混入を妨げることができないばかりか、煩雑な配線作業に伴い圧電性繊維が解け、圧電素子としての機能が失われやすいことが判明した。そこで接続部の鞘部の繊維および周囲の導電層を一括して固定しながら芯部導線および周囲の導電層のそれぞれに接続された端子の電気的接続を確保できるような特定の構造とすることでこの問題を解決できることを突き止めた。
さらにウェアラブルデバイスに適用する際に、圧電素子の端子部と布帛などの柔軟性基材への固定部との距離を縮めることで、組紐状の圧電性繊維の不安定さに由来するノイズを低減できることを突き止めた。
さらに高機能なウェアラブルデバイスとするため、組紐を複数備えたデバイスを効率的に作成でき、かつ回路との接続・切り離しが容易となる方法を発明し、本発明を完成させた。
As a combination of a conductive fiber and a piezoelectric fiber, the inventors of the present invention are more efficient by using a piezoelectric element in which the surface of a conductive fiber as a core is covered with a braided piezoelectric fiber and a conductive layer is further provided around the surface. It was discovered that electricity can be extracted well and that noise signals can be further suppressed.
In addition, various techniques for attaching a terminal to an insulation-coated conductive wire have been disclosed, but in the case of connecting a terminal to a conductive fiber covered with a piezoelectric fiber in a braid shape and further provided with a conductive layer around it, the prior art It was proved that application was difficult due to the difficulty of removing the coating, the characteristics derived from the fibers of the sheath, and the noise derived from the piezoelectricity. Furthermore, simply wiring from the ground terminal of the circuit to the surrounding conductive layer can not only prevent the mixing of noise at the terminal part, but also the piezoelectric fiber is unwound with complicated wiring work, and as a piezoelectric element It turns out that the functionality is easily lost. Therefore, a specific structure that can secure the electrical connection of the core lead wire and the terminal connected to each of the surrounding conductive layers while fixing the fibers of the sheath of the connection portion and the surrounding conductive layers together. I found out that I could solve this problem.
Furthermore, when applied to wearable devices, the noise from the instability of braided piezoelectric fibers is reduced by reducing the distance between the terminal portion of the piezoelectric element and the fixing portion to the flexible base material such as cloth. I found what I could do.
In order to provide a more functional wearable device, a method has been invented to efficiently create a device having a plurality of braids and to facilitate connection / disconnection to / from a circuit, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
1.導電性繊維で形成された芯部と、
該芯部を被覆するように組紐状の圧電性繊維で形成された鞘部と、
該鞘部の周囲に設けられた導電層と、
を備えた圧電素子であって、該芯部に接続固定された信号用金属製端子と、該導電層に接続固定されたシールド用金属製端子とをさらに備え、該信号用金属製端子と該シールド用金属製端子とが絶縁体を介して互いに固定された、圧電素子。
2.前記導電層による前記鞘部の被覆率が25%以上である、上記1に記載の圧電素子。
3.前記導電層が繊維で形成されている、上記1または2に記載の圧電素子。
4.前記シールド用金属製端子が、前記信号用金属製端子を絶縁体を介して覆って保持している、上記1〜3のいずれか一項に記載の圧電素子。
5.前記信号用金属製端子は、次のA、Bいずれかの様態で接続固定され、かつ、該信号用金属製端子または該信号用金属製端子に固定された部品により固定された該圧電素子の部分の端部において、該鞘部の組織が解けて該芯部から離れた圧電性繊維が、該鞘部の圧電性繊維全体の20%未満である部分を有する、上記1〜4のいずれか一項に記載の圧電素子。
A)該圧電素子の末端部分を構成する繊維の長さ0.5mm以上の部分を、該信号用金属製端子の一部が把持し、該把持部分または該把持部分から1mm以内の場所において、該圧電素子の芯部と該信号用金属製端子とが直接あるいは導電性材料を介して間接的に電気接続され固定された様態
B)該信号用金属製端子の一部がフォーク状あるいは針状であり、このフォーク状部分または針状部分が該圧電素子の該鞘部に接触しながら該芯部の導電性繊維と直接または導電性材料を介して間接的に接続され、この接続箇所から10mm以内の場所において、該信号用金属製端子の別の部位または該信号用金属製端子に固定された部品により該圧電素子が該信号用金属製端子に固定された様態
6.該芯部と該信号用金属製端子との接続部分から5mm以内にある該鞘部の圧電性繊維の一部または全部が繊維形状を失い融着した、上記1〜5のいずれか一項に記載の圧電素子。
7.該鞘部の表面にはんだまたは導電ペーストからなる、該芯部と電気的に接続された導電性材料を備えており、該鞘部の表面に備えられた該導電性材料と該信号用金属製端子とが接触することで該芯部と該信号用金属製端子とが間接的に電気接続されている、上記1〜6のいずれか一項に記載の圧電素子。
8.上記1〜7のいずれか一項に記載の圧電素子を含む布帛を備える圧電素子において、該信号用金属製端子あるいはシールド用金属製端子が該圧電素子に固定された部分から長さ10mm以内の範囲において、該圧電素子の少なくとも一部が布帛状基材に固定された、圧電素子。
9.上記1〜7のいずれか一項に記載の圧電素子が、2本以上、略平行に配置され、それぞれの圧電素子に接続された2つ以上の信号用金属製端子が1つのコネクタハウジングにまとめられ、一括して別のコネクタと接続可能にされている、上記1〜8のいずれか一項に記載の圧電素子。
10.上記1〜7のいずれか一項に記載の圧電素子が、織布あるいは編地を構成する糸の一部として2本以上略平行に配置された、上記9に記載の圧電素子。
11.圧電性繊維が主成分としてポリ乳酸を含み、
前記導電性繊維に対する前記圧電性繊維の巻きつけ角度は15°以上、75°以下である、上記1〜10のいずれか一項に記載の圧電素子。
12.前記圧電性繊維の総繊度は、前記導電性繊維の総繊度の1倍以上、20倍以下である、上記1〜11のいずれか一項に記載の圧電素子。
13.前記圧電性繊維の一本あたり繊度は、前記導電性繊維の総繊度の1/20倍以上、2倍以下である、上記1〜12のいずれか一項に記載の圧電素子。
14.前記圧電素子の少なくとも一部と交差して接触する導電性繊維を更に含む、上記8〜10のいずれか一項に記載の圧電素子。
15.前記導電性繊維が、前記圧電素子と交差する繊維のうちの30%以上を構成する、上記14に記載の圧電素子。
16.上記1〜15のいずれか一項に記載の圧電素子と、
印加された圧力に応じて前記圧電素子から出力される電気信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段で増幅された電気信号を出力する出力手段と、
を備えるデバイス。
That is, the present invention includes the following inventions.
1. A core formed of conductive fibers;
A sheath formed of braided piezoelectric fibers so as to cover the core,
A conductive layer provided around the sheath;
A signal metal terminal connected and fixed to the core, and a shield metal terminal connected and fixed to the conductive layer, the signal metal terminal and the A piezoelectric element in which a shield metal terminal is fixed to each other through an insulator.
2. 2. The piezoelectric element according to 1 above, wherein a coverage of the sheath portion by the conductive layer is 25% or more.
3. 3. The piezoelectric element according to 1 or 2 above, wherein the conductive layer is formed of fibers.
4). The piezoelectric element according to any one of 1 to 3, wherein the shield metal terminal covers and holds the signal metal terminal via an insulator.
5. The signal metal terminal is connected and fixed in one of the following modes A and B, and the piezoelectric element fixed by the signal metal terminal or a component fixed to the signal metal terminal. Any one of the above 1 to 4, wherein at the end of the portion, the piezoelectric fiber that has been unwound from the core portion and is separated from the core portion has a portion that is less than 20% of the entire piezoelectric fiber of the sheath portion. The piezoelectric element according to one item.
A) Part of the signal metal terminal grips a portion of the fiber constituting the terminal portion of the piezoelectric element having a length of 0.5 mm or more, and the grip portion or a place within 1 mm from the grip portion A state in which the core of the piezoelectric element and the signal metal terminal are electrically connected and fixed directly or indirectly through a conductive material. B) A part of the signal metal terminal is fork-shaped or needle-shaped. The fork-like part or the needle-like part is connected to the conductive fiber of the core part directly or indirectly through a conductive material while being in contact with the sheath part of the piezoelectric element. 5. A state in which the piezoelectric element is fixed to the signal metal terminal by another part of the signal metal terminal or a component fixed to the signal metal terminal in Any one or all of the piezoelectric fibers in the sheath within 5 mm from the connecting portion between the core and the signal metal terminal have lost the fiber shape and are fused. The piezoelectric element as described.
7). A conductive material made of solder or conductive paste and electrically connected to the core portion is provided on the surface of the sheath portion, and the conductive material provided on the surface of the sheath portion and the signal metal The piezoelectric element according to any one of the above 1 to 6, wherein the core and the signal metal terminal are indirectly electrically connected by contact with the terminal.
8). A piezoelectric element comprising a fabric including the piezoelectric element according to any one of 1 to 7 above, wherein the signal metal terminal or the shield metal terminal is within 10 mm in length from a portion fixed to the piezoelectric element. In the range, a piezoelectric element in which at least a part of the piezoelectric element is fixed to a fabric-like substrate.
9. Two or more piezoelectric elements according to any one of the above 1 to 7 are arranged substantially in parallel, and two or more signal metal terminals connected to the respective piezoelectric elements are collected in one connector housing. The piezoelectric element according to any one of the above 1 to 8, wherein the piezoelectric element is connectable to another connector in a lump.
10. 9. The piezoelectric element according to 9 above, wherein two or more of the piezoelectric elements according to any one of 1 to 7 are arranged substantially in parallel as part of a yarn constituting a woven fabric or a knitted fabric.
11. The piezoelectric fiber contains polylactic acid as a main component,
The piezoelectric element according to any one of 1 to 10, wherein a winding angle of the piezoelectric fiber with respect to the conductive fiber is 15 ° or more and 75 ° or less.
12 The total fineness of the said piezoelectric fiber is a piezoelectric element as described in any one of said 1-11 which is 1 to 20 times the total fineness of the said conductive fiber.
13. The piezoelectric element according to any one of 1 to 12, wherein a fineness per one of the piezoelectric fibers is 1/20 or more and 2 or less of a total fineness of the conductive fibers.
14 The piezoelectric element according to any one of 8 to 10, further including a conductive fiber that intersects and contacts at least a part of the piezoelectric element.
15. 15. The piezoelectric element according to 14, wherein the conductive fiber constitutes 30% or more of the fibers intersecting with the piezoelectric element.
16. The piezoelectric element according to any one of 1 to 15 above,
Amplifying means for amplifying an electric signal output from the piezoelectric element in accordance with an applied pressure;
Output means for outputting the electrical signal amplified by the amplification means;
A device comprising:

本発明により、比較的小さな変形で生じる応力によっても、大きな電気信号を取り出すことが可能で、更にノイズ信号を抑制できる繊維状の端子付き圧電素子を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric element with a fibrous terminal that can extract a large electric signal even with a stress caused by a relatively small deformation and can further suppress a noise signal.

実施形態に係る組紐状圧電素子の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the braided piezoelectric element which concerns on embodiment. 実施形態(様態A)に係る組紐状圧電素子と金属製端子との接続例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a connection of the braided piezoelectric element which concerns on embodiment (mode A), and metal terminals. 実施形態(様態Bフォーク状)に係る組紐状圧電素子と金属製端子との接続例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a connection of the braided piezoelectric element and metal terminal which concern on embodiment (mode B fork shape). 実施形態(様態B針状)に係る組紐状圧電素子と金属製端子との接続例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a connection of the braided piezoelectric element and metal terminal which concern on embodiment (mode B needle shape). 実施形態に係る布帛状圧電素子の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the fabric-like piezoelectric element which concerns on embodiment. 実施形態に係る圧電素子を備えるデバイスを示すブロック図である。It is a block diagram which shows a device provided with the piezoelectric element which concerns on embodiment. 実施形態に係る布帛状圧電素子を備えるデバイスの構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of a device provided with the fabric-like piezoelectric element which concerns on embodiment. 実施形態に係る布帛状圧電素子を備えるデバイスの他の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other structural example of a device provided with the fabric-like piezoelectric element which concerns on embodiment.

(組紐状圧電素子)
図1は実施形態に係る組紐状圧電素子の構成例を示す模式図である。
組紐状圧電素子1は、導電性繊維Bで形成された芯部3と、芯部3を被覆するように組紐状の圧電性繊維Aで形成された鞘部2と、鞘部2を被覆する導電層4とを備えている。
導電層4による鞘部2の被覆率は25%以上が好ましい。ここで被覆率とは、導電層4を鞘部2へ投影した際の導電層4に含まれる導電性領域の面積と鞘部2の表面積の比率であり、その値は25%以上が好ましく、50%以上がより好ましく、75%以上であることがさらに好ましい。導電層4の被覆率が25%を下回るとノイズ信号の抑制効果が十分に発揮されない場合がある。導電性領域が導電層4の表面へ露出していない場合、例えば導電性領域を内包する繊維を導電層4として使用して鞘部2を被覆している場合は、その繊維の鞘部2へ投影した際の面積と鞘部2の表面積の比率を被覆率とすることができる。
(Braided piezoelectric element)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a braided piezoelectric element according to the embodiment.
The braided piezoelectric element 1 covers the core 3 formed of the conductive fiber B, the sheath 2 formed of the braided piezoelectric fiber A so as to cover the core 3, and the sheath 2. And a conductive layer 4.
The coverage of the sheath 2 by the conductive layer 4 is preferably 25% or more. Here, the coverage is the ratio of the area of the conductive region contained in the conductive layer 4 and the surface area of the sheath 2 when the conductive layer 4 is projected onto the sheath 2, and its value is preferably 25% or more, It is more preferably 50% or more, and further preferably 75% or more. If the coverage of the conductive layer 4 is less than 25%, the noise signal suppressing effect may not be sufficiently exhibited. When the conductive region is not exposed to the surface of the conductive layer 4, for example, when the sheath portion 2 is covered by using a fiber that encloses the conductive region as the conductive layer 4, go to the sheath portion 2 of the fiber. The ratio of the projected area to the surface area of the sheath 2 can be defined as the coverage.

導電性領域とは、導電層4に含まれる導電性を担う部分であり、例えば、導電層4を導電性繊維と絶縁性繊維とで構成した場合の導電性繊維部分をさす。   An electroconductive area | region is a part which bears the electroconductivity contained in the electroconductive layer 4, for example, refers to the electroconductive fiber part at the time of comprising the electroconductive layer 4 with an electroconductive fiber and an insulating fiber.

組紐状圧電素子1では、少なくとも一本の導電性繊維Bの外周面を多数の圧電性繊維Aが緻密に取り巻いている。特定の理論に束縛されるものではないが、組紐状圧電素子1に変形が生じると、多数の圧電性繊維Aそれぞれに変形による応力が生じ、それにより多数の圧電性繊維Aそれぞれに電場が生じ(圧電効果)、その結果、導電性繊維Bを取り巻く多数の圧電性繊維Aの電場を重畳した電圧変化が導電性繊維Bに生じるものと推測される。すなわち圧電性繊維Aの組紐状の鞘部2を用いない場合と比較して導電性繊維Bからの電気信号が増大する。それにより、組紐状圧電素子1では、比較的小さな変形で生じる応力によっても、大きな電気信号を取り出すことが可能となる。なお、導電性繊維Bは複数本であってもよい。   In the braided piezoelectric element 1, a large number of piezoelectric fibers A densely surround the outer peripheral surface of at least one conductive fiber B. Although not bound by a specific theory, when the braided piezoelectric element 1 is deformed, a stress due to the deformation is generated in each of the many piezoelectric fibers A, thereby generating an electric field in each of the many piezoelectric fibers A. (Piezoelectric effect) As a result, it is presumed that a voltage change in which electric fields of a large number of piezoelectric fibers A surrounding the conductive fiber B are superimposed is generated in the conductive fiber B. That is, the electrical signal from the conductive fiber B increases as compared with the case where the braided sheath 2 of the piezoelectric fiber A is not used. As a result, the braided piezoelectric element 1 can extract a large electric signal even by a stress generated by a relatively small deformation. A plurality of conductive fibers B may be used.

ここで、圧電性繊維Aは主成分としてポリ乳酸を含むことが好ましい。「主成分として」とは、圧電性繊維Aの成分のうち最も多い成分がポリ乳酸であるとの意味である。ポリ乳酸中の乳酸ユニットは90モル%以上であることが好ましく、95モル%以上であることがより好ましく、98モル%以上がさらに好ましい。   Here, the piezoelectric fiber A preferably contains polylactic acid as a main component. “As a main component” means that the most component of the components of the piezoelectric fiber A is polylactic acid. The lactic acid unit in the polylactic acid is preferably 90 mol% or more, more preferably 95 mol% or more, and even more preferably 98 mol% or more.

また、導電性繊維Bに対する圧電性繊維Aの巻きつけ角度αは15°以上、75°以下であることが好ましい。すなわち、導電性繊維B(芯部3)の中心軸CLの方向に対して、圧電性繊維Aの巻きつけ角度αは15°以上、75°以下であることが好ましい。ただし、本実施形態では、導電性繊維Bの中心軸CLは、圧電性繊維Aの組紐(鞘部2)の中心軸(以下、「組紐軸」ともいう。)と重なることから、圧電性繊維Aの組紐軸の方向に対して、圧電性繊維Aの巻きつけ角度αは15°以上、75°以下であることが好ましい、ということもできる。より大きな電気信号を取り出す観点からは、角度αは25°以上、65°以下であることがより好ましく、35°以上、55°以下であることがさらに好ましく、40°以上、50°以下であることがとりわけ好ましい。角度αがこの角度範囲を外れると、圧電性繊維Aに生じる電界が著しく低下し、それにより導電性繊維Bで得られる電気信号が著しく低下してしまうからである。
なお、上記角度αについては、鞘部2を形成する圧電性繊維Aの主方向と導電性繊維Bの中心軸CLとのなす角ともいうことができ、圧電性繊維Aの一部が弛んでいたり、毛羽だっていてもよい。
The winding angle α of the piezoelectric fiber A with respect to the conductive fiber B is preferably 15 ° or more and 75 ° or less. That is, the winding angle α of the piezoelectric fiber A is preferably 15 ° or more and 75 ° or less with respect to the direction of the central axis CL of the conductive fiber B (core portion 3). However, in the present embodiment, the central axis CL of the conductive fiber B overlaps with the central axis (hereinafter, also referred to as “braid axis”) of the braided cord (sheath portion 2) of the piezoelectric fiber A. It can also be said that the winding angle α of the piezoelectric fiber A is preferably 15 ° or more and 75 ° or less with respect to the direction of the braid axis of A. From the viewpoint of extracting a larger electric signal, the angle α is more preferably 25 ° or more and 65 ° or less, further preferably 35 ° or more and 55 ° or less, and 40 ° or more and 50 ° or less. Particularly preferred. This is because when the angle α is out of this angle range, the electric field generated in the piezoelectric fiber A is remarkably lowered, and the electrical signal obtained from the conductive fiber B is thereby remarkably lowered.
The angle α can also be referred to as an angle formed by the main direction of the piezoelectric fiber A forming the sheath portion 2 and the central axis CL of the conductive fiber B, and a part of the piezoelectric fiber A is slackened. Or may be fuzzy.

ここで、圧電性繊維Aに生じる電界が著しく低下する理由は以下のとおりである。圧電性繊維Aはポリ乳酸を主成分とし、圧電性繊維Aの繊維軸の方向に一軸配向している。ここで、ポリ乳酸は、その配向方向(この場合には圧電性繊維Aの繊維軸の方向)に対してせん断応力が生じた場合に電界を生じるが、その配向方向に対して引張応力や圧縮応力が生じた場合に電界をあまり生じない。したがって、組紐軸の方向に平行に変形したときに圧電性繊維Aにせん断応力が生じるようにするためには、圧電性繊維A(ポリ乳酸)の配向方向が組紐軸に対して所定の角度範囲にあることがよいと推測される。   Here, the reason why the electric field generated in the piezoelectric fiber A is remarkably lowered is as follows. The piezoelectric fiber A has polylactic acid as a main component and is uniaxially oriented in the fiber axis direction of the piezoelectric fiber A. Here, polylactic acid generates an electric field when shear stress is generated in the orientation direction (in this case, the direction of the fiber axis of the piezoelectric fiber A), but tensile stress or compression is applied in the orientation direction. Less electric field is generated when stress occurs. Therefore, in order to generate shear stress in the piezoelectric fiber A when deformed parallel to the direction of the braid axis, the orientation direction of the piezoelectric fiber A (polylactic acid) is within a predetermined angular range with respect to the braid axis. It is speculated that it is good to be.

なお、組紐状圧電素子1では、本発明の目的を達成する限り、鞘部2では圧電性繊維A以外の他の繊維と組み合わせて混繊等を行ってもよいし、芯部3では導電性繊維B以外の他の繊維と組み合わせて混繊等を行ってもよい。   In the braided piezoelectric element 1, as long as the object of the present invention is achieved, the sheath 2 may be mixed with fibers other than the piezoelectric fiber A, and the core 3 may be conductive. Mixing or the like may be performed in combination with fibers other than the fiber B.

導電性繊維Bの芯部3と組紐状の圧電性繊維Aの鞘部2と、鞘部2を被覆する導電層4とで構成される組紐状圧電素子の長さは特に限定はない。例えば、その組紐状圧電素子は製造において連続的に製造され、その後に必要な長さに切断して利用してもよい。組紐状圧電素子の長さは1mm〜10m、好ましくは、5mm〜2m、より好ましくは1cm〜1mである。長さが短過ぎると繊維形状である利便性が失われ、また、長さが長過ぎると導電性繊維Bの抵抗値を考慮する必要が出てくるであろう。   The length of the braided piezoelectric element composed of the core 3 of the conductive fiber B, the sheath 2 of the braided piezoelectric fiber A, and the conductive layer 4 covering the sheath 2 is not particularly limited. For example, the braided piezoelectric element may be manufactured continuously in manufacturing, and then cut to a required length for use. The length of the braided piezoelectric element is 1 mm to 10 m, preferably 5 mm to 2 m, more preferably 1 cm to 1 m. If the length is too short, the convenience of the fiber shape will be lost, and if the length is too long, it will be necessary to consider the resistance value of the conductive fiber B.

以下、各構成について詳細に説明する。
(導電性繊維)
導電性繊維Bとしては、導電性を示すものであればよく、公知のあらゆるものが用いられる。導電性繊維Bとしては、例えば、金属繊維、導電性高分子からなる繊維、炭素繊維、繊維状あるいは粒状の導電性フィラーを分散させた高分子からなる繊維、あるいは繊維状物の表面に導電性を有する層を設けた繊維が挙げられる。繊維状物の表面に導電性を有する層を設ける方法としては、金属コート、導電性高分子コート、導電性繊維の巻付けなどが挙げられる。なかでも金属コートが導電性、耐久性、柔軟性などの観点から好ましい。金属をコートする具体的な方法としては、蒸着、スパッタ、電解メッキ、無電解メッキなどが挙げられるが生産性などの観点からメッキが好ましい。このような金属をメッキされた繊維は金属メッキ繊維ということができる。
Hereinafter, each configuration will be described in detail.
(Conductive fiber)
As the conductive fiber B, any known fiber may be used as long as it exhibits conductivity. As the conductive fiber B, for example, metal fiber, fiber made of a conductive polymer, carbon fiber, fiber made of a polymer in which a fibrous or granular conductive filler is dispersed, or conductive on the surface of a fibrous material. The fiber which provided the layer which has is mentioned. Examples of the method for providing a conductive layer on the surface of the fibrous material include a metal coat, a conductive polymer coat, and winding of conductive fibers. Among these, a metal coat is preferable from the viewpoint of conductivity, durability, flexibility and the like. Specific methods for coating the metal include vapor deposition, sputtering, electrolytic plating, and electroless plating, but plating is preferable from the viewpoint of productivity. Such a metal-plated fiber can be referred to as a metal-plated fiber.

金属をコートされるベースの繊維として、導電性の有無によらず公知の繊維を用いることができ、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、塩化ビニル繊維、アラミド繊維、ポリスルホン繊維、ポリエーテル繊維、ポリウレタン繊維等の合成繊維の他、綿、麻、絹等の天然繊維、アセテート等の半合成繊維、レーヨン、キュプラ等の再生繊維を用いることができる。ベースの繊維はこれらに限定されるものではなく、公知の繊維を任意に用いることができ、これらの繊維を組み合わせて用いてもよい。   As a base fiber coated with a metal, a known fiber can be used regardless of conductivity, for example, polyester fiber, nylon fiber, acrylic fiber, polyethylene fiber, polypropylene fiber, vinyl chloride fiber, aramid fiber, In addition to synthetic fibers such as polysulfone fibers, polyether fibers and polyurethane fibers, natural fibers such as cotton, hemp and silk, semi-synthetic fibers such as acetate, and regenerated fibers such as rayon and cupra can be used. The base fibers are not limited to these, and known fibers can be arbitrarily used, and these fibers may be used in combination.

ベースの繊維にコートされる金属は導電性を示し、本発明の効果を奏する限り、いずれを用いてもよい。例えば、金、銀、白金、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、パラジウム、酸化インジウム錫、硫化銅など、およびこれらの混合物や合金などを用いることができる。   Any metal may be used as long as the metal coated on the base fiber exhibits conductivity and exhibits the effects of the present invention. For example, gold, silver, platinum, copper, nickel, tin, zinc, palladium, indium tin oxide, copper sulfide, and a mixture or alloy thereof can be used.

導電性繊維Bに屈曲耐性のある金属コートした有機繊維を使用すると、導電性繊維が折れることが非常に少なく、圧電素子を用いたセンサーとしての耐久性や安全性に優れる。   When an organic fiber coated with metal having bending resistance is used for the conductive fiber B, the conductive fiber is hardly broken and excellent in durability and safety as a sensor using a piezoelectric element.

導電性繊維Bはフィラメントを複数本束ねたマルチフィラメントであっても、また、フィラメント一本からなるモノフィラメントであってもよいし、一本の紡績糸でも、複数本の紡績糸を束ねた糸束形態(撚糸を含む)としてもよくさらに、フィラメントと紡績糸とを組み合わせた長短複合糸としてもよい。マルチフィラメントの方が電気特性の長尺安定性の観点で好ましい。モノフィラメントまたは1本の紡績糸の場合、その単糸径は1μm〜5000μmであり、好ましくは2μm〜100μmである。さらに好ましくは3μm〜50μmである。マルチフィラメント、糸束形態、長短複合糸の場合、フィラメントないし糸数としては、1本〜100000本が好ましく、より好ましくは5本〜500本、さらに好ましくは10本〜100本である。ただし、導電性繊維Bの繊度・本数とは、組紐を作製する際に用いる芯部3の繊度・本数であり、複数本のモノフィラメントで形成されるマルチフィラメントも、複数本の紡績糸を束ねた糸束形態(撚糸を含む)も、フィラメントと紡績糸とを組み合わせた長短複合糸も、いずれも一本の導電性繊維Bと数えるものとする。ここで芯部3とは、導電性繊維以外の繊維を用いた場合であっても、それを含めた全体の量とする。   The conductive fiber B may be a multifilament in which a plurality of filaments are bundled, or may be a monofilament composed of a single filament, or a single spun yarn or a bundle of a plurality of spun yarns It may be in the form (including twisted yarn) or may be a long / short composite yarn in which a filament and a spun yarn are combined. A multifilament is preferred from the viewpoint of long stability of electrical characteristics. In the case of monofilament or single spun yarn, the single yarn diameter is 1 μm to 5000 μm, preferably 2 μm to 100 μm. More preferably, it is 3 micrometers-50 micrometers. In the case of multifilaments, yarn bundles, and long and short composite yarns, the number of filaments or yarns is preferably 1 to 100,000, more preferably 5 to 500, and still more preferably 10 to 100. However, the fineness / number of the conductive fibers B is the fineness / number of the core part 3 used when producing the braid. A multifilament formed of a plurality of monofilaments also bundles a plurality of spun yarns. Both yarn bundle forms (including twisted yarns) and long and short composite yarns in which filaments and spun yarns are combined are counted as one conductive fiber B. Here, the core portion 3 is the total amount including the fibers other than the conductive fibers.

繊維の直径が小さいと強度が低下しハンドリングが困難となり、また、直径が大きい場合にはフレキシブル性が犠牲になる。導電性繊維Bの断面形状としては円または楕円であることが、圧電素子の設計および製造の観点で好ましいが、これに限定されない。   If the diameter of the fiber is small, the strength is reduced and handling becomes difficult, and if the diameter is large, flexibility is sacrificed. The cross-sectional shape of the conductive fiber B is preferably a circle or an ellipse from the viewpoint of the design and manufacture of the piezoelectric element, but is not limited thereto.

また、圧電性高分子からの電気出力を効率よく取り出すため、電気抵抗は低いことが好ましく、体積抵抗率としては10−1Ω・cm以下であることが好ましく、より好ましくは10−2Ω・cm以下、さらに好ましくは10−3Ω・cm以下である。ただし、電気信号の検出で十分な強度が得られるのであれば導電性繊維Bの抵抗率はこの限りではない。 Moreover, in order to efficiently extract the electrical output from the piezoelectric polymer, the electrical resistance is preferably low, and the volume resistivity is preferably 10 −1 Ω · cm or less, more preferably 10 −2 Ω · cm. cm or less, more preferably 10 −3 Ω · cm or less. However, the resistivity of the conductive fiber B is not limited to this as long as sufficient strength can be obtained by detection of the electric signal.

導電性繊維Bは、本発明の用途から、繰り返しの曲げやねじりといった動きに対して耐性がなければならない。その指標としては、結節強さが、より大きいものが好まれる。結節強さはJIS L1013:2010 8.6の方法で測定することができる。本発明に適当な結節強さの程度としては、0.5cN/dtex以上であることが好ましく、1.0cN/dtex以上であることがより好ましく、1.5cN/dtex以上であることがさらに好ましく、2.0cN/dtex以上であることが最も好ましい。また、別の指標としては、曲げ剛性が、より小さいものが好まれる。曲げ剛性は、カトーテック(株)製KES―FB2純曲げ試験機などの測定装置で測定されるのが一般的である。本発明に適当な曲げ剛性の程度としては、東邦テナックス(株)製の炭素繊維“テナックス”(登録商標)HTS40−3Kよりも小さいほうが好ましい。具体的には、導電性繊維の曲げ剛性が0.05×10−4N・m/m以下であることが好ましく、0.02×10−4N・m/m以下であることがより好ましく、0.01×10−4N・m/m以下であることがさらに好ましい。 The conductive fiber B must be resistant to movement such as repeated bending and twisting from the use of the present invention. As the index, one having a greater nodule strength is preferred. The nodule strength can be measured by the method of JIS L1013: 2010 8.6. The degree of knot strength suitable for the present invention is preferably 0.5 cN / dtex or more, more preferably 1.0 cN / dtex or more, and further preferably 1.5 cN / dtex or more. 2.0 cN / dtex or more is most preferable. As another index, one having a smaller bending rigidity is preferred. The bending rigidity is generally measured by a measuring device such as KES-FB2 pure bending tester manufactured by Kato Tech Co., Ltd. The degree of bending rigidity suitable for the present invention is preferably smaller than the carbon fiber “Tenax” (registered trademark) HTS40-3K manufactured by Toho Tenax Co., Ltd. Specifically, the bending stiffness of the conductive fiber is preferably 0.05 × 10 −4 N · m 2 / m or less, and preferably 0.02 × 10 −4 N · m 2 / m or less. More preferably, it is more preferably 0.01 × 10 −4 N · m 2 / m or less.

(圧電性繊維)
圧電性繊維Aの材料である圧電性高分子としてはポリフッ化ビニリデンやポリ乳酸のような圧電性を示す高分子を利用できるが、本実施形態では上記のように圧電性繊維Aは主成分としてポリ乳酸を含むことが好適である。ポリ乳酸は、例えば溶融紡糸後に延伸によって容易に配向して圧電性を示し、ポリフッ化ビニリデンなどで必要となる電界配向処理が不要な点で生産性に優れている。しかしこのことは、本発明を実施するに際してポリフッ化ビニリデンその他の圧電性材料の使用を排除することを意図するものではない。
(Piezoelectric fiber)
As the piezoelectric polymer that is the material of the piezoelectric fiber A, a polymer exhibiting piezoelectricity such as polyvinylidene fluoride or polylactic acid can be used. However, in the present embodiment, the piezoelectric fiber A is used as a main component as described above. It is preferred to include polylactic acid. Polylactic acid, for example, is easily oriented by drawing after melt spinning and exhibits piezoelectricity, and is excellent in productivity in that it does not require an electric field alignment treatment required for polyvinylidene fluoride and the like. However, this is not intended to exclude the use of polyvinylidene fluoride or other piezoelectric materials in the practice of the present invention.

ポリ乳酸としては、その結晶構造によって、L−乳酸、L−ラクチドを重合してなるポリ−L−乳酸、D−乳酸、D−ラクチドを重合してなるポリ−D−乳酸、さらに、それらのハイブリッド構造からなるステレオコンプレックスポリ乳酸などがあるが、圧電性を示すものであればいずれも利用できる。圧電率の高さの観点で好ましくは、ポリ−L−乳酸、ポリ−D−乳酸である。ポリ−L−乳酸、ポリ−D−乳酸はそれぞれ、同じ応力に対して分極が逆になるために、目的に応じてこれらを組み合わせて使用することも可能である。   As polylactic acid, depending on its crystal structure, poly-L-lactic acid obtained by polymerizing L-lactic acid and L-lactide, D-lactic acid, poly-D-lactic acid obtained by polymerizing D-lactide, and those There are stereocomplex polylactic acid having a hybrid structure, and any of them can be used as long as it exhibits piezoelectricity. From the viewpoint of high piezoelectricity, poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid are preferable. Since poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid are reversed in polarization with respect to the same stress, they can be used in combination according to the purpose.

ポリ乳酸の光学純度は99%以上であることが好ましく、99.3%以上であることがより好ましく、99.5%以上であることがさらに好ましい。光学純度が99%未満であると著しく圧電率が低下する場合があり、圧電性繊維Aの形状変化よって十分な電気信号を得ることが難しくなる場合がある。特に、圧電性繊維Aは、主成分としてポリ−L−乳酸またはポリ−D−乳酸を含み、これらの光学純度が99%以上であることが好ましい。   The optical purity of polylactic acid is preferably 99% or more, more preferably 99.3% or more, and further preferably 99.5% or more. If the optical purity is less than 99%, the piezoelectricity may be remarkably lowered, and it may be difficult to obtain a sufficient electrical signal due to the shape change of the piezoelectric fiber A. In particular, the piezoelectric fiber A preferably contains poly-L-lactic acid or poly-D-lactic acid as a main component, and the optical purity thereof is preferably 99% or more.

ポリ乳酸を主成分とする圧電性繊維Aは、製造時に延伸されて、その繊維軸方向に一軸配向している。さらに、圧電性繊維Aは、その繊維軸方向に一軸配向しているだけでなく、ポリ乳酸の結晶を含むものであることが好ましく、一軸配向したポリ乳酸の結晶を含むものであることがより好ましい。なぜなら、ポリ乳酸はその結晶性が高いことおよび一軸配向していることでより大きな圧電性を示すためである。   The piezoelectric fiber A containing polylactic acid as a main component is drawn at the time of production and is uniaxially oriented in the fiber axis direction. Furthermore, the piezoelectric fiber A is not only uniaxially oriented in the fiber axis direction but also preferably contains polylactic acid crystals, and more preferably contains uniaxially oriented polylactic acid crystals. This is because polylactic acid exhibits higher piezoelectricity due to its high crystallinity and uniaxial orientation.

結晶性および一軸配向性はホモPLA結晶化度Xhomo(%)および結晶配向度Ao(%)で求められる。本発明の圧電性繊維Aとしては、ホモPLA結晶化度Xhomo(%)および結晶配向度Ao(%)が下記式(1)を満たすことが好ましい。
homo×Ao×Ao÷10≧0.26 (1)
上記式(1)を満たさない場合、結晶性および/または一軸配向性が十分でなく、動作に対する電気信号の出力値が低下したり、特定方向の動作に対する信号の感度が低下したりするおそれがある。上記式(1)の左辺の値は、0.28以上がより好ましく、0.3以上がさらに好ましい。ここで、各々の値は下記に従って求める。
Crystallinity and uniaxial orientation are determined by homo PLA crystallinity X homo (%) and crystal orientation Ao (%). As the piezoelectric fiber A of the present invention, the homo PLA crystallinity X homo (%) and the crystal orientation degree Ao (%) preferably satisfy the following formula (1).
X homo × Ao × Ao ÷ 10 6 ≧ 0.26 (1)
If the above formula (1) is not satisfied, the crystallinity and / or uniaxial orientation is not sufficient, and the output value of the electric signal with respect to the operation may decrease, or the sensitivity of the signal with respect to the operation in a specific direction may decrease. is there. The value on the left side of the formula (1) is more preferably 0.28 or more, and further preferably 0.3 or more. Here, each value is obtained according to the following.

ホモポリ乳酸結晶化度Xhomo
ホモポリ乳酸結晶化度Xhomoについては、広角X線回折分析(WAXD)による結晶構造解析から求める。広角X線回折分析(WAXD)では、リガク製ultrax18型X線回折装置を用いて透過法により、以下条件でサンプルのX線回折図形をイメージングプレートに記録する。
X線源: Cu−Kα線(コンフォーカル ミラー)
出力: 45kV×60mA
スリット: 1st:1mmΦ,2nd:0.8mmΦ
カメラ長: 120mm
積算時間: 10分
サンプル: 35mgのポリ乳酸繊維を引き揃え3cmの繊維束とする。
得られるX線回折図形において方位角にわたって全散乱強度Itotalを求め、ここで2θ=16.5°,18.5°,24.3°付近に現れるホモポリ乳酸結晶に由来する各回折ピークの積分強度の総和ΣIHMiを求める。これらの値から下式(2)に従い、ホモポリ乳酸結晶化度Xhomoを求める。
ホモポリ乳酸結晶化度Xhomo(%)=ΣIHMi/Itotal×100 (2)
なお、ΣIHMiは、全散乱強度においてバックグランドや非晶による散漫散乱を差し引くことによって算出する。
Homopolylactic acid crystallinity X homo :
The homopolylactic acid crystallinity X homo is obtained from crystal structure analysis by wide angle X-ray diffraction analysis (WAXD). In wide-angle X-ray diffraction analysis (WAXD), an X-ray diffraction pattern of a sample is recorded on an imaging plate under the following conditions by a transmission method using an Ultrax 18 type X-ray diffractometer manufactured by Rigaku.
X-ray source: Cu-Kα ray (confocal mirror)
Output: 45kV x 60mA
Slit: 1st: 1mmΦ, 2nd: 0.8mmΦ
Camera length: 120mm
Accumulation time: 10 minutes Sample: 35 mg of polylactic acid fibers are aligned to form a 3 cm fiber bundle.
In the obtained X-ray diffraction pattern, the total scattering intensity I total is obtained over the azimuth angle, and here, the integration of each diffraction peak derived from the homopolylactic acid crystal appearing near 2θ = 16.5 °, 18.5 °, 24.3 °. Find the sum of the intensity ΣI HMi . From these values, the homopolylactic acid crystallinity X homo is determined according to the following formula (2).
Homopolylactic acid crystallinity X homo (%) = ΣI HMi / I total × 100 (2)
Note that ΣI HMi is calculated by subtracting diffuse scattering due to background and amorphous in the total scattering intensity.

(2)結晶配向度Ao:
結晶配向度Aoについては、上記の広角X線回折分析(WAXD)により得られるX線回折図形において、動径方向の2θ=16.5°付近に現れるホモポリ乳酸結晶に由来する回折ピークについて、方位角(°)に対する強度分布をとり、得られた分布プロファイルの半値幅の総計ΣWi(°)から次式(3)より算出する。
結晶配向度Ao(%)=(360−ΣW)÷360×100 (3)
(2) Crystal orientation degree Ao:
Regarding the crystal orientation degree Ao, in the X-ray diffraction pattern obtained by the above wide-angle X-ray diffraction analysis (WAXD), the diffraction peak derived from the homopolylactic acid crystal appearing in the vicinity of 2θ = 16.5 ° in the radial direction is oriented. The intensity distribution with respect to the angle (°) is taken, and the total half-value width Σ Wi (°) of the obtained distribution profile is calculated from the following equation (3).
Crystal orientation degree Ao (%) = (360−ΣW i ) ÷ 360 × 100 (3)

なお、ポリ乳酸は加水分解が比較的速いポリエステルであるから、耐湿熱性が問題となる場合においては、公知の、イソシアネート化合物、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物、カルボジイミド化合物などの加水分解防止剤を添加してもよい。また、必要に応じてリン酸系化合物などの酸化防止剤、可塑剤、光劣化防止剤などを添加して物性改良してもよい。   In addition, since polylactic acid is a polyester that is hydrolyzed relatively quickly, in the case where heat and humidity resistance is a problem, a known hydrolysis inhibitor such as an isocyanate compound, an oxazoline compound, an epoxy compound, or a carbodiimide compound is added. Also good. Further, if necessary, the physical properties may be improved by adding an antioxidant such as a phosphoric acid compound, a plasticizer, a photodegradation inhibitor, and the like.

また、ポリ乳酸は他のポリマーとのアロイとして用いてもよいが、ポリ乳酸を主たる圧電性高分子として用いるならば、アロイの全質量を基準として少なくとも50質量%以上でポリ乳酸を含有していることが好ましく、さらに好ましくは70質量%以上、最も好ましくは90質量%以上である。   Polylactic acid may be used as an alloy with other polymers. However, if polylactic acid is used as the main piezoelectric polymer, it contains at least 50% by mass or more based on the total mass of the alloy. Preferably, it is 70 mass% or more, Most preferably, it is 90 mass% or more.

アロイとする場合のポリ乳酸以外のポリマーとしては、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート共重合体、ポリメタクリレート等が好適な例として挙げられるが、これらに限定されるものではなく、本発明で目的とする圧電性を奏する限り、どのようなポリマーを用いてもよい。   Examples of the polymer other than polylactic acid in the case of alloy include polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate copolymer, polymethacrylate, and the like, but the invention is not limited thereto. Any polymer may be used as long as the desired piezoelectricity is exhibited.

圧電性繊維Aはフィラメントを複数本束ねたマルチフィラメントであっても、また、フィラメント一本からなるモノフィラメントであってもよいし、一本の紡績糸でも、複数本の紡績糸を束ねた糸束形態(撚糸を含む)としてもよく、さらに、フィラメントと紡績糸とを組み合わせた長短複合糸としてもよい。モノフィラメントまたは1本の紡績糸の場合、その単糸径は1μm〜5mmであり、好ましくは5μm〜2mm、さらに好ましくは10μm〜1mmである。マルチフィラメント、糸束形態、長短複合糸の場合、その単糸径は0.1μm〜5mmであり、好ましくは2μm〜100μm、さらに好ましくは3μm〜50μmである。マルチフィラメント、糸束形態、長短複合糸のフィラメントないし糸数としては、1本〜100000本が好ましく、より好ましくは50本〜50000本、さらに好ましくは100本〜20000本である。ただし、圧電性繊維Aの繊度や本数については、組紐を作製する際のキャリア1つあたりの繊度、本数であり、複数本のモノフィラメントで形成されるマルチフィラメントも、複数本の紡績糸を束ねた糸束形態(撚糸を含む)も、フィラメントと紡績糸とを組み合わせた長短複合糸も、いずれも一本の圧電性繊維Aと数えるものとする。ここで、キャリア1つの中に、圧電性繊維以外の繊維を用いた場合であっても、それを含めた全体の量とする。   The piezoelectric fiber A may be a multifilament in which a plurality of filaments are bundled, or may be a monofilament composed of a single filament, or may be a single spun yarn or a bundle of a plurality of spun yarns. It may be in the form (including twisted yarn) or may be a long / short composite yarn in which a filament and a spun yarn are combined. In the case of a monofilament or one spun yarn, the single yarn diameter is 1 μm to 5 mm, preferably 5 μm to 2 mm, more preferably 10 μm to 1 mm. In the case of multifilament, yarn bundle form, and long / short composite yarn, the single yarn diameter is 0.1 μm to 5 mm, preferably 2 μm to 100 μm, more preferably 3 μm to 50 μm. The number of filaments or yarns of the multifilament, yarn bundle form, and long / short composite yarn is preferably 1 to 100,000, more preferably 50 to 50,000, and still more preferably 100 to 20,000. However, the fineness and the number of the piezoelectric fibers A are the fineness and the number per carrier when producing the braid, and the multifilament formed by a plurality of monofilaments also bundles a plurality of spun yarns. Both yarn bundle forms (including twisted yarns) and long and short composite yarns in which filaments and spun yarns are combined are counted as one piezoelectric fiber A. Here, even if a fiber other than the piezoelectric fiber is used in one carrier, the total amount including that is used.

このような圧電性高分子を圧電性繊維Aとするためには、高分子から繊維化するための公知の手法を、本発明の効果を奏する限りいずれも採用することができる。例えば、圧電性高分子を押し出し成型して繊維化する手法、圧電性高分子を溶融紡糸して繊維化する手法、圧電性高分子を乾式あるいは湿式紡糸により繊維化する手法、圧電性高分子を静電紡糸により繊維化する手法、フィルムを形成した後に細くカットする手法、などを採用することができる。これらの紡糸条件は、採用する圧電性高分子に応じて公知の手法を適用すればよく、通常は工業的に生産の容易な溶融紡糸法を採用すればよい。さらに、繊維を形成後には形成された繊維を延伸する。それにより一軸延伸配向しかつ結晶を含む大きな圧電性を示す圧電性繊維Aが形成される。   In order to use such a piezoelectric polymer as the piezoelectric fiber A, any known technique for forming a fiber from the polymer can be employed as long as the effects of the present invention are exhibited. For example, a method of extruding a piezoelectric polymer to form a fiber, a method of melt-spinning a piezoelectric polymer to make a fiber, a method of making a piezoelectric polymer fiber by dry or wet spinning, a method of making a piezoelectric polymer A technique of forming fibers by electrostatic spinning, a technique of cutting thinly after forming a film, and the like can be employed. As these spinning conditions, a known method may be applied according to the piezoelectric polymer to be employed, and a melt spinning method that is industrially easy to produce is usually employed. Furthermore, after forming the fiber, the formed fiber is stretched. As a result, a piezoelectric fiber A that is uniaxially oriented and exhibits large piezoelectricity including crystals is formed.

また、圧電性繊維Aは、上記のように作製されたものを組紐とする前に、染色、撚糸、合糸、熱処理などの処理をすることができる。   In addition, the piezoelectric fiber A can be subjected to treatments such as dyeing, twisting, blending, and heat treatment before making the braided braid as described above.

さらに、圧電性繊維Aは、組紐を形成する際に繊維同士が擦れて断糸したり、毛羽が出たりする場合があるため、その強度と耐摩耗性は高い方が好ましく、強度は1.5cN/dtex以上であることが好ましく、2.0cN/dtex以上であることがより好ましく、2.5cN/dtex以上であることがさらに好ましく、3.0cN/dtex以上であることが最も好ましい。耐摩耗性は、JIS L1095 9.10.2 B法などで評価することができ、摩擦回数は100回以上が好ましく、1000回以上であることがより好ましく、5000回以上であることがさらに好ましく、10000回以上であることが最も好ましい。耐摩耗性を向上させるための方法は特に限定されるものではなく、公知のあらゆる方法を用いることができ、例えば、結晶化度を向上させたり、微粒子を添加したり、表面加工したりすることができる。また、組紐に加工する際に、繊維に潤滑剤を塗布して摩擦を低減させることもできる。   Furthermore, since the piezoelectric fiber A may be broken when the braid is formed, the piezoelectric fiber A may be cut off or fluff may come out, so that the strength and wear resistance are preferably high. It is preferably 5 cN / dtex or more, more preferably 2.0 cN / dtex or more, further preferably 2.5 cN / dtex or more, and most preferably 3.0 cN / dtex or more. The abrasion resistance can be evaluated by JIS L1095 9.10.2 B method, etc., and the number of friction is preferably 100 times or more, more preferably 1000 times or more, and further preferably 5000 times or more. Most preferably, it is 10,000 times or more. The method for improving the wear resistance is not particularly limited, and any known method can be used. For example, the crystallinity is improved, fine particles are added, or the surface is processed. Can do. In addition, when processing into braids, a lubricant can be applied to the fibers to reduce friction.

また、圧電性繊維の収縮率は、前述した導電性繊維の収縮率との差が小さいことが好ましい。収縮率差が大きいと、組紐作製後や布帛作製後の後処理工程や実使用時に熱がかかった時や経時変化により組紐が曲がったり、布帛の平坦性が悪くなったり、圧電信号が弱くなってしまう場合がある。収縮率を後述の沸水収縮率で定量化した場合、圧電性繊維の沸水収縮率S(p)および導電性繊維の沸水収縮率S(c)が下記式(4)を満たすことが好適である。
|S(p)−S(c)|≦10 (4)
上記式(4)の左辺は5以下であることがより好ましく、3以下であればさらに好ましい。
Moreover, it is preferable that the shrinkage rate of the piezoelectric fiber is small from the shrinkage rate of the conductive fiber described above. If the difference in shrinkage rate is large, the braid may bend due to heat treatment during post-fabrication after fabric production or after fabric production or during actual use, or due to changes over time, the flatness of the fabric may deteriorate, or the piezoelectric signal will become weak. May end up. When the shrinkage rate is quantified by the boiling water shrinkage rate described later, it is preferable that the boiling water shrinkage rate S (p) of the piezoelectric fiber and the boiling water shrinkage rate S (c) of the conductive fiber satisfy the following formula (4). .
| S (p) −S (c) | ≦ 10 (4)
The left side of the above formula (4) is more preferably 5 or less, and even more preferably 3 or less.

また、圧電性繊維の収縮率は、導電性繊維以外の繊維、例えば絶縁性繊維の収縮率との差も小さいことが好ましい。収縮率差が大きいと、組紐作製後や布帛作製後の後処理工程や実使用時に熱がかかった時や経時変化により組紐が曲がったり、布帛の平坦性が悪くなったり、圧電信号が弱くなってしまう場合がある。収縮率を沸水収縮率で定量化した場合、圧電性繊維の沸水収縮率S(p)および絶縁性繊維の沸水収縮率S(i)が下記式(5)を満たすことが好適である。
|S(p)−S(i)|≦10 (5)
上記式(5)の左辺は5以下であることがより好ましく、3以下であればさらに好ましい。
Further, it is preferable that the contraction rate of the piezoelectric fiber is small in difference from the contraction rate of fibers other than the conductive fibers, for example, insulating fibers. If the difference in shrinkage rate is large, the braid may bend due to heat treatment during post-fabrication after fabric production or after fabric production or during actual use, or due to changes over time, the flatness of the fabric may deteriorate, or the piezoelectric signal will become weak. May end up. When the shrinkage rate is quantified by the boiling water shrinkage rate, it is preferable that the boiling water shrinkage rate S (p) of the piezoelectric fiber and the boiling water shrinkage rate S (i) of the insulating fiber satisfy the following formula (5).
| S (p) −S (i) | ≦ 10 (5)
The left side of the above formula (5) is more preferably 5 or less, and even more preferably 3 or less.

また、圧電性繊維の収縮率は小さい方が好ましい。例えば収縮率を沸水収縮率で定量化した場合、圧電性繊維の収縮率は15%以下であることが好ましく、より好ましくは10%以下、さらに好ましくは5%以下、最も好ましくは3%以下である。収縮率を下げる手段としては、公知のあらゆる方法を適用することができ、例えば、熱処理により非晶部の配向緩和や結晶化度を上げることにより収縮率を低減することができ、熱処理を実施するタイミングは特に限定されず、延伸後、撚糸後、組紐化後、布帛化後などが挙げられる。なお、上述の沸水収縮率は以下の方法で測定するものとする。枠周1.125mの検尺機で捲数20回のカセを作り、0.022cN/dtexの荷重を掛けて、スケール板に吊るして初期のカセ長L0を測定した。その後、このカセを100℃の沸騰水浴中で30分間処理後、放冷し再び上記荷重を掛けてスケール板に吊るし収縮後のカセ長Lを測定した。測定されたL0およびLを用いて下記式(6)により沸水収縮率を計算する。
沸水収縮率=(L0−L)/L0×100(%) (6)
Further, it is preferable that the shrinkage rate of the piezoelectric fiber is small. For example, when the shrinkage rate is quantified by boiling water shrinkage rate, the shrinkage rate of the piezoelectric fiber is preferably 15% or less, more preferably 10% or less, further preferably 5% or less, and most preferably 3% or less. is there. As a means for lowering the shrinkage rate, any known method can be applied. For example, the shrinkage rate can be reduced by relaxing the orientation of the amorphous part or increasing the crystallinity by heat treatment, and the heat treatment is performed. The timing is not particularly limited, and examples thereof include after stretching, after twisting, after braiding, and after forming into a fabric. In addition, the above-mentioned boiling water shrinkage shall be measured with the following method. A casserole of 20 times was made with a measuring machine having a frame circumference of 1.125 m, a load of 0.022 cN / dtex was applied, it was hung on a scale plate, and the initial casket length L0 was measured. After that, this casserole was treated in a boiling water bath at 100 ° C. for 30 minutes, allowed to cool, and again subjected to the above load, suspended on a scale plate, and the shrinkage casket length L was measured. Using the measured L0 and L, the boiling water shrinkage is calculated by the following equation (6).
Boiling water shrinkage = (L0−L) / L0 × 100 (%) (6)

(被覆)
導電性繊維B、すなわち芯部3は、圧電性繊維A、すなわち組紐状の鞘部2で表面が被覆されている。導電性繊維Bを被覆する鞘部2の厚みは1μm〜10mmであることが好ましく、5μm〜5mmであることがより好ましく、10μm〜3mmであることがさらに好ましい、20μm〜1mmであることが最も好ましい。薄すぎると強度の点で問題となる場合があり、また、厚すぎると組紐状圧電素子1が硬くなり変形し難くなる場合がある。なお、ここで言う鞘部2とは芯部3に隣接する層のことを指す。
(Coating)
The surface of the conductive fiber B, that is, the core portion 3 is covered with the piezoelectric fiber A, that is, the braided sheath portion 2. The thickness of the sheath part 2 covering the conductive fiber B is preferably 1 μm to 10 mm, more preferably 5 μm to 5 mm, further preferably 10 μm to 3 mm, most preferably 20 μm to 1 mm. preferable. If it is too thin, there may be a problem in terms of strength. If it is too thick, the braided piezoelectric element 1 may become hard and difficult to deform. In addition, the sheath part 2 said here refers to the layer adjacent to the core part 3. FIG.

組紐状圧電素子1において、鞘部2の圧電性繊維Aの総繊度は、芯部3の導電性繊維Bの総繊度の1/2倍以上、20倍以下であることが好ましく、1倍以上、15倍以下であることがより好ましく、2倍以上、10倍以下であることがさらに好ましい。圧電性繊維Aの総繊度が導電性繊維Bの総繊度に対して小さ過ぎると、導電性繊維Bを囲む圧電性繊維Aが少な過ぎて導電性繊維Bが十分な電気信号を出力できず、さらに導電性繊維Bが近接する他の導電性繊維に接触するおそれがある。圧電性繊維Aの総繊度が導電性繊維Bの総繊度に対して大き過ぎると、導電性繊維Bを囲む圧電性繊維Aが多過ぎて組紐状圧電素子1が硬くなり変形し難くなる。すなわち、いずれの場合にも組紐状圧電素子1がセンサーとして十分に機能しなくなる。
ここでいう総繊度とは、鞘部2を構成する圧電性繊維A全ての繊度の和であり、例えば、一般的な8打組紐の場合には、8本の繊維の繊度の総和となる。
In the braided piezoelectric element 1, the total fineness of the piezoelectric fibers A in the sheath 2 is preferably not less than 1/2 times and not more than 20 times the total fineness of the conductive fibers B in the core 3. 15 times or less, more preferably 2 times or more and 10 times or less. If the total fineness of the piezoelectric fiber A is too small relative to the total fineness of the conductive fiber B, the piezoelectric fiber A surrounding the conductive fiber B is too small and the conductive fiber B cannot output a sufficient electrical signal, Furthermore, there exists a possibility that the conductive fiber B may contact the other conductive fiber which adjoins. If the total fineness of the piezoelectric fiber A is too large relative to the total fineness of the conductive fiber B, there are too many piezoelectric fibers A surrounding the conductive fiber B, and the braided piezoelectric element 1 becomes hard and difficult to deform. That is, in any case, the braided piezoelectric element 1 does not sufficiently function as a sensor.
The total fineness referred to here is the sum of the finenesses of all the piezoelectric fibers A constituting the sheath portion 2. For example, in the case of a general 8-strand braid, it is the sum of the finenesses of 8 fibers.

また、組紐状圧電素子1において、鞘部2の圧電性繊維Aの一本あたりの繊度は、導電性繊維Bの総繊度の1/20倍以上、2倍以下であることが好ましく、1/15倍以上、1.5倍以下であることがより好ましく、1/10倍以上、1倍以下であることがさらに好ましい。圧電性繊維A一本あたりの繊度が導電性繊維Bの総繊度に対して小さ過ぎると、圧電性繊維Aが少な過ぎて導電性繊維Bが十分な電気信号を出力できず、さらに圧電性繊維Aが切断するおそれがある。圧電性繊維A一本あたりの繊度が導電性繊維Bの総繊度に対して大き過ぎると、圧電性繊維Aが太過ぎて組紐状圧電素子1が硬くなり変形し難くなる。すなわち、いずれの場合にも組紐状圧電素子1がセンサーとして十分に機能しなくなる。   In the braided piezoelectric element 1, the fineness per piezoelectric fiber A of the sheath 2 is preferably 1/20 or more and 2 or less the total fineness of the conductive fiber B. It is more preferably 15 times or more and 1.5 times or less, and further preferably 1/10 time or more and 1 time or less. If the fineness per piezoelectric fiber A is too small with respect to the total fineness of the conductive fiber B, the piezoelectric fiber A is too small and the conductive fiber B cannot output a sufficient electric signal. A may be cut off. If the fineness per piezoelectric fiber A is too large relative to the total fineness of the conductive fiber B, the piezoelectric fiber A is too thick and the braided piezoelectric element 1 becomes hard and difficult to deform. That is, in any case, the braided piezoelectric element 1 does not sufficiently function as a sensor.

なお、導電性繊維Bに金属繊維を用いた場合や、金属繊維を導電性繊維Aあるいは圧電性繊維Bに混繊した場合は、繊度の比率は上記の限りではない。本発明において、上記比率は、接触面積や被覆率、すなわち、面積および体積の観点で重要であるからである。例えば、それぞれの繊維の比重が2を超えるような場合には、繊維の平均断面積の比率が上記繊度の比率であることが好ましい。   In addition, when a metal fiber is used for the conductive fiber B, or when the metal fiber is mixed with the conductive fiber A or the piezoelectric fiber B, the fineness ratio is not limited to the above. This is because, in the present invention, the ratio is important in terms of contact area and coverage, that is, area and volume. For example, when the specific gravity of each fiber exceeds 2, it is preferable that the ratio of the average cross-sectional area of the fiber is the ratio of the fineness.

圧電性繊維Aと導電性繊維Bとはできるだけ密着していることが好ましいが、密着性を改良するために、導電性繊維Bと圧電性繊維Aとの間にアンカー層や接着層などを設けてもよい。   Although it is preferable that the piezoelectric fiber A and the conductive fiber B are as close as possible, an anchor layer or an adhesive layer is provided between the conductive fiber B and the piezoelectric fiber A in order to improve the adhesiveness. May be.

被覆の方法は導電性繊維Bを芯糸として、その周りに圧電性繊維Aを組紐状に巻きつける方法が取られる。一方、圧電性繊維Aの組紐の形状は、印加された荷重で生じる応力に対して電気信号を出力することが出来れば特に限定されるものではないが、芯部3を有する8打組紐や16打組紐が好ましい。   The covering method is a method in which the conductive fiber B is used as a core yarn, and the piezoelectric fiber A is wound around in a braid shape around the conductive fiber B. On the other hand, the shape of the braid of the piezoelectric fiber A is not particularly limited as long as an electric signal can be output with respect to the stress generated by the applied load. A braided string is preferred.

導電性繊維Bと圧電性繊維Aの形状としては特に限定されるものではないが、できるだけ同心円状に近いことが、好ましい。なお、導電性繊維Bとしてマルチフィラメントを用いる場合、圧電性繊維Aは、導電性繊維Bのマルチフィラメントの表面(繊維周面)の少なくとも一部が接触しているように被覆していればよく、マルチフィラメントを構成するすべてのフィラメント表面(繊維周面)に圧電性繊維Aが被覆していてもよいし、被覆していなくともよい。導電性繊維Bのマルチフィラメントを構成する内部の各フィラメントへの圧電性繊維Aの被覆状態は、圧電性素子としての性能、取扱い性等を考慮して、適宜設定すればよい。   The shape of the conductive fiber B and the piezoelectric fiber A is not particularly limited, but is preferably as close to a concentric circle as possible. When a multifilament is used as the conductive fiber B, the piezoelectric fiber A only needs to be covered so that at least a part of the surface (fiber peripheral surface) of the multifilament of the conductive fiber B is in contact. The piezoelectric fibers A may or may not be coated on all filament surfaces (fiber peripheral surfaces) constituting the multifilament. What is necessary is just to set suitably the covering state of the piezoelectric fiber A to each internal filament which comprises the multifilament of the conductive fiber B, considering the performance as a piezoelectric element, the handleability, etc.

本発明の組紐状圧電素子1は、その表面に電極を存在させる必要が無いため、組紐状圧電素子1自体をさらに被覆する必要がなく、また、誤動作しにくいという利点がある。   The braided piezoelectric element 1 of the present invention does not need to have an electrode on the surface thereof, so that there is no need to further cover the braided piezoelectric element 1 itself, and there is an advantage that malfunction is unlikely.

(導電層)
導電層4の様態としては、コーティングの他、フィルム、布帛、繊維の巻き付けが考えられ、またそれらを組み合わせてもよい。
(Conductive layer)
As an aspect of the conductive layer 4, in addition to coating, a film, a fabric, and a fiber may be wound, or they may be combined.

導電層4を形成するコーティングには導電性を示す物質を含むものが使用されていればよく、公知のあらゆるものが用いられる。例えば、金属、導電性高分子、導電性フィラーを分散させた高分子が挙げられる。   The coating for forming the conductive layer 4 may be any coating containing a substance exhibiting conductivity, and any known one may be used. For example, a metal, a conductive polymer, and a polymer in which a conductive filler is dispersed can be given.

導電層4をフィルムの巻き付けにより形成する場合は、導電性高分子、導電性フィラーを分散させた高分子を製膜して得られるフィルムが用いられ、また表面に導電性を有する層を設けたフィルムが用いられてもよい。   When the conductive layer 4 is formed by winding a film, a film obtained by forming a conductive polymer and a polymer dispersed with a conductive filler is used, and a conductive layer is provided on the surface. A film may be used.

導電層4を布帛の巻き付けにより形成する場合は、後述する導電性繊維6を構成成分とする布帛が用いられる。   In the case where the conductive layer 4 is formed by winding a fabric, a fabric having a conductive fiber 6 described later as a constituent component is used.

導電層4を繊維の巻き付けにより形成する場合、その手法としては、カバーリング、編物、組物が考えられる。また、使用する繊維は、導電性繊維6であり、導電性繊維6は、上記導電性繊維Bと同一種であっても異種の導電性繊維であってもよい。導電性繊維6としては、例えば、金属繊維、導電性高分子からなる繊維、炭素繊維、繊維状あるいは粒状の導電性フィラーを分散させた高分子からなる繊維、あるいは繊維状物の表面に導電性を有する層を設けた繊維が挙げられる。繊維状物の表面に導電性を有する層を設ける方法としては、金属コート、導電性高分子コート、導電性繊維の巻付けなどが挙げられる。なかでも金属コートが導電性、耐久性、柔軟性などの観点から好ましい。金属をコートする具体的な方法としては、蒸着、スパッタ、電解メッキ、無電解メッキなどが挙げられるが、生産性などの観点からメッキが好ましい。このような金属をメッキされた繊維は金属メッキ繊維ということができる。   In the case where the conductive layer 4 is formed by winding a fiber, a cover ring, a knitted fabric, or a braid can be considered as the technique. Moreover, the fiber used is the conductive fiber 6, and the conductive fiber 6 may be the same type as the conductive fiber B or a different type of conductive fiber. Examples of the conductive fiber 6 include metal fibers, fibers made of a conductive polymer, carbon fibers, fibers made of a polymer in which a fibrous or granular conductive filler is dispersed, or conductive on the surface of the fibrous material. The fiber which provided the layer which has is mentioned. Examples of the method for providing a conductive layer on the surface of the fibrous material include a metal coat, a conductive polymer coat, and winding of conductive fibers. Among these, a metal coat is preferable from the viewpoint of conductivity, durability, flexibility and the like. Specific methods for coating the metal include vapor deposition, sputtering, electrolytic plating, electroless plating, and the like, but plating is preferable from the viewpoint of productivity. Such a metal-plated fiber can be referred to as a metal-plated fiber.

金属をコートされるベースの繊維として、導電性の有無によらず公知の繊維を用いることができ、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、塩化ビニル繊維、アラミド繊維、ポリスルホン繊維、ポリエーテル繊維、ポリウレタン繊維等の合成繊維の他、綿、麻、絹等の天然繊維、アセテート等の半合成繊維、レーヨン、キュプラ等の再生繊維を用いることができる。ベースの繊維はこれらに限定されるものではなく、公知の繊維を任意に用いることができ、これらの繊維を組み合わせて用いてもよい。   As a base fiber coated with a metal, a known fiber can be used regardless of conductivity, for example, polyester fiber, nylon fiber, acrylic fiber, polyethylene fiber, polypropylene fiber, vinyl chloride fiber, aramid fiber, In addition to synthetic fibers such as polysulfone fibers, polyether fibers and polyurethane fibers, natural fibers such as cotton, hemp and silk, semi-synthetic fibers such as acetate, and regenerated fibers such as rayon and cupra can be used. The base fibers are not limited to these, and known fibers can be arbitrarily used, and these fibers may be used in combination.

ベースの繊維にコートされる金属は導電性を示し、本発明の効果を奏する限り、いずれを用いてもよい。例えば、金、銀、白金、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、パラジウム、酸化インジウム錫、硫化銅など、およびこれらの混合物や合金などを用いることができる。   Any metal may be used as long as the metal coated on the base fiber exhibits conductivity and exhibits the effects of the present invention. For example, gold, silver, platinum, copper, nickel, tin, zinc, palladium, indium tin oxide, copper sulfide, and a mixture or alloy thereof can be used.

導電性繊維6に屈曲耐性のある金属コートした有機繊維を使用すると、導電性繊維が折れることが非常に少なく、圧電素子を用いたセンサーとしての耐久性や安全性に優れる。   When the metal fiber-coated organic fiber having bending resistance is used for the conductive fiber 6, the conductive fiber is hardly broken and excellent in durability and safety as a sensor using a piezoelectric element.

導電性繊維6はフィラメントを複数本束ねたマルチフィラメントであっても、また、フィラメント一本からなるモノフィラメントであってもよいし、一本の紡績糸でも、複数本の紡績糸を束ねた糸束形態(撚糸を含む)としてもよくさらに、フィラメントと紡績糸とを組み合わせた長短複合糸としてもよい。マルチフィラメントの方が電気特性の長尺安定性の観点で好ましい。モノフィラメントまたは1本の紡績糸の場合、その単糸径は1μm〜5000μmであり、好ましくは2μm〜100μmである。さらに好ましくは3μm〜50μmである。マルチフィラメント、糸束形態、長短複合糸の場合、フィラメントないし糸数としては、1本〜100000本が好ましく、より好ましくは5本〜500本、さらに好ましくは10本〜100本である。   The conductive fiber 6 may be a multifilament in which a plurality of filaments are bundled, or may be a monofilament composed of a single filament, or may be a single spun yarn or a bundle of a plurality of spun yarns. It may be in the form (including twisted yarn) or may be a long / short composite yarn in which a filament and a spun yarn are combined. A multifilament is preferred from the viewpoint of long stability of electrical characteristics. In the case of monofilament or single spun yarn, the single yarn diameter is 1 μm to 5000 μm, preferably 2 μm to 100 μm. More preferably, it is 3 micrometers-50 micrometers. In the case of multifilaments, yarn bundles, and long and short composite yarns, the number of filaments or yarns is preferably 1 to 100,000, more preferably 5 to 500, and still more preferably 10 to 100.

繊維の直径が小さいと強度が低下しハンドリングが困難となり、また、直径が大きい場合にはフレキシブル性が犠牲になる。導電性繊維6の断面形状としては円または楕円であることが、圧電素子の設計および製造の観点で好ましいが、これに限定されない。   If the diameter of the fiber is small, the strength is reduced and handling becomes difficult, and if the diameter is large, flexibility is sacrificed. The cross-sectional shape of the conductive fiber 6 is preferably a circle or an ellipse from the viewpoint of design and manufacture of the piezoelectric element, but is not limited thereto.

また、ノイズ信号の抑制効果を高めるため、電気抵抗は低いことが好ましく、体積抵抗率としては10-1Ω・cm以下であることが好ましく、より好ましくは10-2Ω・cm以下、さらに好ましくは10-3Ω・cm以下である。ただし、ノイズ信号の抑制効果が得られるのであれば抵抗率はこの限りではない。 In order to enhance the noise signal suppression effect, the electrical resistance is preferably low, and the volume resistivity is preferably 10 −1 Ω · cm or less, more preferably 10 −2 Ω · cm or less, and still more preferably. Is 10 −3 Ω · cm or less. However, the resistivity is not limited as long as a noise signal suppressing effect can be obtained.

導電性繊維6は、本発明の用途から、繰り返しの曲げやねじりといった動きに対して耐性がなければならない。その指標としては、結節強さが、より大きいものが好まれる。結節強さはJIS L1013 8.6の方法で測定することができる。本発明に適当な結節強さの程度としては、0.5cN/dtex以上であることが好ましく、1.0cN/dtex以上であることがより好ましく、1.5cN/dtex以上であることがさらに好ましく、2.0cN/dtex以上であることが最も好ましい。また、別の指標としては、曲げ剛性が、より小さいものが好まれる。曲げ剛性は、カトーテック(株)製KES―FB2純曲げ試験機などの測定装置で測定されるのが一般的である。本発明に適当な曲げ剛性の程度としては、東邦テナックス(株)製の炭素繊維“テナックス”(登録商標)HTS40−3Kよりも小さいほうが好ましい。具体的には、導電性繊維の曲げ剛性が0.05×10-4N・m2/m以下であることが好ましく、0.02×10-4N・m2/m以下であることがより好ましく、0.01×10-4N・m2/m以下であることがさらに好ましい。 The conductive fiber 6 must be resistant to movement such as repeated bending and twisting from the application of the present invention. As the index, one having a greater nodule strength is preferred. The nodule strength can be measured by the method of JIS L1013 8.6. The degree of knot strength suitable for the present invention is preferably 0.5 cN / dtex or more, more preferably 1.0 cN / dtex or more, and further preferably 1.5 cN / dtex or more. 2.0 cN / dtex or more is most preferable. As another index, one having a smaller bending rigidity is preferred. The bending rigidity is generally measured by a measuring device such as KES-FB2 pure bending tester manufactured by Kato Tech Co., Ltd. The degree of bending rigidity suitable for the present invention is preferably smaller than the carbon fiber “Tenax” (registered trademark) HTS40-3K manufactured by Toho Tenax Co., Ltd. Specifically, the flexural rigidity of the conductive fiber is preferably 0.05 × 10 −4 N · m 2 / m or less, and preferably 0.02 × 10 −4 N · m 2 / m or less. More preferably, it is more preferably 0.01 × 10 −4 N · m 2 / m or less.

(端子)
本発明の組紐状圧電素子1は、その芯部に接続固定された信号用金属製端子と、鞘部の周囲に設けられた導電層4に接続固定されたシールド用金属製端子とをさらに備え、絶縁体を介して信号用金属製端子とシールド用金属製端子とが互いに固定されており、これら2つの金属製端子が一体のコネクタ部品として取り扱えるため、信号を処理する回路への接続が簡便かつ確実に行え、安定的にノイズを低減できる。
また、前記シールド用金属製端子は、前記信号用金属製端子を絶縁体を介して覆って保持していることが、端子部分で侵入するノイズの低減の観点から、好ましい。ここで覆っているとは、信号用金属製端子に近接してシールド用金属製端子が配置され、その状態で正面図、背面図、左側面図、右側面図、平面図及び底面図に投影したときに、各図における信号用金属製端子の領域の合計面積のうちシールド用金属製端子の領域が重なる面積の割合が50%以上である場合をさす。なお、別の端子と信号用金属製端子とを接続するために必要な開口部や絶縁体を設けてあってもよい。
(Terminal)
The braided piezoelectric element 1 of the present invention further includes a signal metal terminal connected and fixed to the core portion, and a shield metal terminal connected and fixed to the conductive layer 4 provided around the sheath portion. The signal metal terminal and the shield metal terminal are fixed to each other via an insulator, and these two metal terminals can be handled as an integrated connector part, so the connection to a circuit for processing signals is simple. It is possible to reliably and reliably reduce noise.
In addition, it is preferable that the shielding metal terminal covers and holds the signal metal terminal via an insulator from the viewpoint of reducing noise entering at the terminal portion. Covering here means that the metal terminal for shielding is placed close to the signal metal terminal, and in that state it is projected on the front view, rear view, left side view, right side view, plan view and bottom view. In this case, the ratio of the area where the shield metal terminal regions overlap is 50% or more of the total area of the signal metal terminal regions in each figure. In addition, you may provide the opening part and insulator required in order to connect another terminal and the metal terminal for signals.

本発明の組紐状圧電素子1の信号用金属製端子は、その芯部に、次のA、Bいずれかの様態で接続固定されていることが好ましい。
A)組紐状圧電素子の末端部分を構成する繊維の長さ0.5mm以上の部分を、信号用金属製端子の一部が把持し、該把持部分または該把持部分から1mm以内の場所において、該組紐状圧電素子の芯部と信号用金属製端子とが直接あるいは導電性材料を介して間接的に接続固定された様態。
B)信号用金属製端子の一部がフォーク状あるいは針状であり、このフォーク状部分あるいは針状部分が組紐状圧電素子の鞘部に接触しながら芯部の導電性繊維と直接あるいは導電性材料を介して間接的に接続され、この接続箇所から10mm以内の場所において、信号用金属製端子の別の部位あるいは信号用金属製端子に固定された部品により該組紐状圧電素子が信号用金属製端子に固定された様態。
The signal metal terminal of the braided piezoelectric element 1 of the present invention is preferably connected and fixed to the core portion in one of the following modes A and B.
A) Part of the signal metal terminal grips a portion of the fiber constituting the end portion of the braided piezoelectric element of 0.5 mm or longer, and in the grip portion or a place within 1 mm from the grip portion, A state in which the core portion of the braided piezoelectric element and the signal metal terminal are connected and fixed directly or indirectly through a conductive material.
B) A part of the signal metal terminal is fork-like or needle-like, and the fork-like part or needle-like part is in direct contact with the conductive fiber of the core part or while being in contact with the sheath part of the braided piezoelectric element. The braided piezoelectric element is connected to the signal metal by another part of the signal metal terminal or a part fixed to the signal metal terminal at a location within 10 mm from the connection location, indirectly connected through the material. A state fixed to the terminal made of.

(様態Aによる接続)
図2(様態A)は実施形態にかかる前記Aの接続様態の構成例を示す模式図である。
組紐状圧電素子の末端を構成する圧電性繊維および導電性繊維は、信号用金属製端子の一部である把持部分によって把持されている。把持された状態とは、信号用金属製端子の把持部分によって組紐状圧電素子が挟み込まれあるいは巻き込まれて互いに固定されている状態を指す。爪状に成形された信号用金属製端子が工具により塑性変形させられて前記の把持された状態となる構造や、金属製端子あるいは絶縁部に設けられた係合部により係合された状態となる構造が好ましく採用される。信号用金属製端子は図2の右側部分に別の端子と接続できる形状を有している。信号用金属製端子は絶縁体を介してシールド用金属製端子に固定されており、シールド用金属製端子は信号用金属製端子を覆うよう配置されている。シールド用金属製端子は把持部分を有しており、この把持部分によって導電層4を把持することで導電層4と電気的に接続され固定されている。
このような接続が行えるコネクタ部品として、特開平4−282580号公報、特開2002−324636号公報、特開2012−79652号公報などに開示されている同軸コネクタを好適に用いることができる。
(Connection by mode A)
FIG. 2 (mode A) is a schematic diagram showing a configuration example of the connection mode A according to the embodiment.
The piezoelectric fiber and the conductive fiber constituting the end of the braided piezoelectric element are held by a holding portion which is a part of the signal metal terminal. The gripped state refers to a state in which the braided piezoelectric element is sandwiched or wound by the grip portion of the signal metal terminal and fixed to each other. A structure in which the signal metal terminal formed into a nail shape is plastically deformed by a tool to be in the gripped state, and a state in which the signal metal terminal is engaged by an engagement portion provided in the metal terminal or the insulating portion; The following structure is preferably employed. The signal metal terminal has a shape that can be connected to another terminal on the right side of FIG. The signal metal terminal is fixed to the shield metal terminal via an insulator, and the shield metal terminal is arranged to cover the signal metal terminal. The shield metal terminal has a grip portion, and the conductive layer 4 is gripped by the grip portion to be electrically connected and fixed to the conductive layer 4.
As the connector parts that can make such connections, the coaxial connectors disclosed in JP-A-4-282580, JP-A-2002-324636, JP-A-2012-79652, and the like can be suitably used.

信号用金属製端子の把持部分は長さ0.5mm以上あることが好ましく、これより短い場合は、組紐状圧電素子と信号用金属製端子との固定が弱く、ウェアラブルデバイス用途などで様々な力が素子に加わる場合、組紐状圧電素子と信号用金属製端子とが離れてしまうか、電気的接続が不安定になる場合がある。把持部分の長さはより好ましくは0.7mm以上であり、さらに好ましくは1.0mm以上である。ここで把持部分の長さとは、組紐状圧電素子を信号用金属製端子が把持している長さで、組紐状圧電素子の長さ方向に測定した長さであり、信号用金属製端子が図2のように複数個所で組紐状圧電素子を把持している場合は、その各把持部分の長さの合計である。   The gripping portion of the signal metal terminal is preferably 0.5 mm or more. If the length is shorter than this, the braided piezoelectric element and the signal metal terminal are not easily fixed, and various forces are required for wearable device applications. Is added to the element, the braided piezoelectric element and the signal metal terminal may be separated or the electrical connection may become unstable. The length of the grip portion is more preferably 0.7 mm or more, and further preferably 1.0 mm or more. Here, the length of the gripping portion is the length of the braided piezoelectric element gripped by the signal metal terminal, and is the length measured in the length direction of the braided piezoelectric element. When the braided piezoelectric element is gripped at a plurality of positions as shown in FIG. 2, the total length of the gripped portions is obtained.

信号用金属製端子の把持部分または把持部分から1mm以内の場所において、組紐状圧電素子の芯部と信号用金属製端子とは直接あるいは導電性材料を介して間接的に接続されている。図2には特に示していないが、本発明では後述する通り、組紐状圧電素子の鞘部が信号用金属製端子との固定部分において解れていないことが好ましく、そのため信号用金属製端子の把持部においても鞘部の被覆は完全には除去されておらず、鞘部の融解による部分的除去や、はんだや導電ペーストなどの導電性材料の付与により、組紐状圧電素子の芯部と信号用金属製端子が電気的に接続されることを可能にしている。ただし、組紐状圧電素子の末端における切断作業や鞘部の除去作業により鞘部が解れている場合でも、信号用金属製端子を固定する絶縁体が十分に鞘部を把持しており、実質的に鞘部が解れていないとみなせる場合、すなわち有害なノイズ発生源にならない場合にはこの限りではない。   The core portion of the braided piezoelectric element and the signal metal terminal are connected directly or indirectly via a conductive material at the grip portion of the signal metal terminal or a location within 1 mm from the grip portion. Although not particularly shown in FIG. 2, as described later in the present invention, it is preferable that the sheath of the braided piezoelectric element is not broken at the fixed portion with the signal metal terminal. Even in the case, the sheath is not completely removed, and the core part of the braided piezoelectric element and the signal are removed by partial removal by melting of the sheath and application of a conductive material such as solder or conductive paste. It enables metal terminals to be electrically connected. However, even when the sheath is unraveled by cutting or removing the sheath at the end of the braided piezoelectric element, the insulator that fixes the signal metal terminal sufficiently holds the sheath, However, this is not the case when it can be considered that the sheath is not unraveled, that is, when it does not become a harmful noise source.

(様態Bによる接続)
図3(様態Bフォーク状)は実施形態にかかる前記様態Bのフォーク状の部分を備える信号用金属製端子による接続様態の構成例を示す模式図である。図4(様態B針状)は実施形態にかかる前記様態Bの針状の部分を備える信号用金属製端子による接続様態の構成例を示す模式図である。
図3および図4においては、それぞれの断面図に示す通り、信号用金属製端子の一部であるフォーク状部分あるいは針状部分が、組紐状圧電素子の鞘部に接触しながら芯部の導電性繊維と直接あるいは導電性材料を介して間接的に接続されている。信号用金属製端子は各図の右側部分に別の端子と接続できる形状を有している。信号用金属製端子は絶縁体を介してシールド用金属製端子に固定されており、シールド用金属製端子は信号用金属製端子を覆うよう配置されている。シールド用金属製端子は把持部分を有しており、この把持部分によって導電層4を把持することで導電層4と電気的に接続され固定されている。
このような接続が行えるコネクタ部品として、特開2006−277960号公報に開示されているスタック型ケーブルコネクタを好適に用いることができる。
(Connection by aspect B)
FIG. 3 (mode B fork shape) is a schematic diagram showing a configuration example of a connection mode using a signal metal terminal provided with the fork-shaped portion of mode B according to the embodiment. FIG. 4 (mode B needle shape) is a schematic diagram illustrating a configuration example of a connection mode using a signal metal terminal including the needle-shaped portion of the mode B according to the embodiment.
3 and 4, as shown in the respective cross-sectional views, the fork-like portion or the needle-like portion which is a part of the signal metal terminal is in contact with the sheath portion of the braided piezoelectric element while conducting the core portion. It is directly connected to the conductive fiber or indirectly through a conductive material. The signal metal terminal has a shape that can be connected to another terminal on the right side of each figure. The signal metal terminal is fixed to the shield metal terminal via an insulator, and the shield metal terminal is arranged to cover the signal metal terminal. The shield metal terminal has a grip portion, and the conductive layer 4 is gripped by the grip portion to be electrically connected and fixed to the conductive layer 4.
A stack type cable connector disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-277960 can be suitably used as a connector component capable of such connection.

様態Bにおいては、信号用金属製端子のフォーク状部分あるいは針状部分のみによる組紐状圧電素子の固定力が不十分である場合には、信号用金属製端子の別の部位あるいは信号用金属製端子に固定された部品によっても組紐状圧電素子が信号用金属製端子に固定されることが好ましい。また、このような追加の固定部位は、信号用金属製端子と芯部の導電性繊維の接続箇所から10mm以内の場所にあることが好ましい。接続箇所から10mmを超える部分にしか追加の固定部位が無い場合、固定されていない組紐状圧電素子全体および信号用金属製端子によって解れた鞘部がセンサーへの衝撃等により不安定に動き、ノイズの原因となり得る。信号用金属製端子の別の部位あるいは信号用金属製端子に固定された部品により組紐状圧電素子を固定するには、様態Aのように信号用金属製端子の一部で組紐状圧電素子を把持することができるが、信号用金属製端子に固定された樹脂製ハウジング等の部品によって組紐状圧電素子を挟み込み把持するか、接着剤によって信号用金属製端子や信号用金属製端子に固定された部品に固定することがより好ましい。   In the aspect B, when the fixing force of the braided piezoelectric element only by the fork-like portion or the needle-like portion of the signal metal terminal is insufficient, another part of the signal metal terminal or the signal metal The braided piezoelectric element is preferably fixed to the signal metal terminal also by a component fixed to the terminal. Moreover, it is preferable that such an additional fixing | fixed part exists in the place within 10 mm from the connection location of the metal terminal for signals, and the conductive fiber of a core part. If there is an additional fixing part only at a part exceeding 10mm from the connection point, the entire braided piezoelectric element that is not fixed and the sheath part that is unwound by the signal metal terminal move unstable due to impact on the sensor, etc. Can cause In order to fix the braided piezoelectric element by another part of the signal metal terminal or by a part fixed to the signal metal terminal, the braided piezoelectric element is attached to a part of the signal metal terminal as in the mode A. The braided piezoelectric element is sandwiched and held by parts such as a resin housing fixed to the signal metal terminal, or is fixed to the signal metal terminal or the signal metal terminal by an adhesive. More preferably, it is fixed to the parts.

図3および図4においては、追加の固定部位の一例として、信号用金属製端子の外装として絶縁体を備えており、図の絶縁体の左側の部分で組紐状圧電素子を挟んで把持し、信号用金属製端子に固定された部品による固定部位としている。絶縁体は、図3および図4の断面図に示す通り、上部と下部の2部分に分かれており、絶縁体上部は信号用金属製端子にあらかじめ固定されていてもよい。組紐状圧電素子を信号用金属製端子に接続固定する際には、絶縁体上部に固定された信号用金属製端子と絶縁体下部とによって組紐状圧電素子を挟み、さらに上下から力を加えることで信号用金属製端子を組紐状圧電素子に挿入し、上部と下部の絶縁体が接して固定される様態が好ましい。そのため、信号用金属製端子のフォーク状部分あるいは針状部分は鞘部の圧電性繊維の繊維間に挿入されるために必要な細さあるいは薄さを備えているか、あるいは鞘部の圧電性繊維を部分的に切断するために必要な鋭利さを備えていることが好ましい。一つの信号用金属製端子は複数のフォーク状部分あるいは複数の針状部分を有していてもよいし、フォーク状部分と針状部分とを同時に備えていてもよい。フォーク状部分を有する信号用金属製端子を用いる場合は、鞘部の厚みが厚すぎるか芯部の総繊度が低すぎると芯部にフォーク状部分が接触しにくくなるため、鞘部の厚みは1mm以下であることが好ましく、0.5mm以下がさらに好ましく、芯部の総繊度は50dTex以上が好ましく、100dTex以上がさらに好ましい。   In FIGS. 3 and 4, as an example of an additional fixing part, an insulator is provided as an exterior of the signal metal terminal, and the braided piezoelectric element is sandwiched and held by the left part of the insulator in the figure, The fixed part is a part fixed to the signal metal terminal. As shown in the cross-sectional views of FIGS. 3 and 4, the insulator is divided into two parts, an upper part and a lower part, and the upper part of the insulator may be fixed in advance to a signal metal terminal. When connecting and fixing the braided piezoelectric element to the signal metal terminal, sandwich the braided piezoelectric element between the signal metal terminal fixed to the upper part of the insulator and the lower part of the insulator, and further apply force from above and below It is preferable that the signal metal terminal is inserted into the braided piezoelectric element and the upper and lower insulators are fixed in contact with each other. Therefore, the fork-like part or the needle-like part of the signal metal terminal has the thinness or thinness necessary for being inserted between the fibers of the piezoelectric fiber of the sheath part, or the piezoelectric fiber of the sheath part It is preferable to have the sharpness necessary for partially cutting the substrate. One signal metal terminal may have a plurality of fork-like portions or a plurality of needle-like portions, or may have a fork-like portion and a needle-like portion at the same time. When using a signal metal terminal having a fork-shaped part, if the thickness of the sheath part is too thick or if the total fineness of the core part is too low, the fork-shaped part will be difficult to contact the core part. It is preferably 1 mm or less, more preferably 0.5 mm or less, and the total fineness of the core is preferably 50 dTex or more, more preferably 100 dTex or more.

(端子接続部)
本発明の組紐状圧電素子は、信号用金属製端子あるいは信号用金属製端子に固定された部品により固定された部分の端において、鞘部の組織が解けて芯部から離れた圧電性繊維が、鞘部の圧電性繊維全体の20%未満である部分を有することが好ましい。20%を超える場合、芯部から離れた圧電性繊維がセンサーへの衝撃等により不安定に動くことで圧電性信号をランダムに発生し、ノイズの原因となる。組紐状圧電素子が信号用金属製端子あるいは信号用金属製端子に固定された部品により固定された部分とは、様態Aにおいて信号用金属製端子により把持された部分や、様態Bにおいて信号用金属製端子のフォーク状部分および針状部分が組紐状圧電素子の鞘部に接している部分や、様態Aおよび様態Bにおいて信号用金属製端子に固定された樹脂ハウジング等の部品によって組紐状圧電素子が挟み込み把持された部分や、接着剤によって信号用金属製端子や信号用金属製端子に固定された部品に組紐状圧電素子が固定された部分を指す。その端とは、固定された部分と固定されていない部分の境界部から1mm以内の領域を指す。鞘部の組織が解けて芯部から離れるとは、芯部表面から、組紐状圧電素子の鞘部の平均厚みの1.5倍以上の距離となる場所に鞘部の圧電性繊維が届いている状態を指し、圧電性繊維1本(すなわち組紐を作成する際にキャリア1つから供給される繊維)ごとに判定する。鞘部の圧電性繊維がマルチフィラメントの場合、圧電性繊維1本を構成するフィラメントのうち50%以上が、芯部表面から組紐状圧電素子の鞘部の平均厚みの1.5倍以上の距離に届いている場合、その圧電性繊維1本は鞘部の組織が解けて芯部から離れていると判定する。判定は組紐状圧電素子の側面から観察してもよいし、断面を観察してもよい。断面を観察する場合は、切断時に鞘部が過度に解けないよう、エポキシ樹脂等で固定してから切断して観察する。
(Terminal connection)
The braided piezoelectric element of the present invention has a piezoelectric fiber that is separated from the core portion by unraveling the tissue of the sheath portion at the end of the portion fixed by the signal metal terminal or the component fixed to the signal metal terminal. It is preferable to have a portion that is less than 20% of the entire piezoelectric fiber of the sheath portion. If it exceeds 20%, the piezoelectric fiber away from the core portion moves in an unstable manner due to an impact on the sensor or the like, so that a piezoelectric signal is randomly generated and causes noise. The portion where the braided piezoelectric element is fixed by the signal metal terminal or the component fixed to the signal metal terminal is the portion held by the signal metal terminal in the mode A, or the signal metal in the mode B The braided piezoelectric element is formed by a part in which the fork-like portion and the needle-like portion of the manufactured terminal are in contact with the sheath portion of the braided piezoelectric element, or a part such as a resin housing fixed to the signal metal terminal in the modes A and B Indicates a portion in which the braided piezoelectric element is fixed to a signal metal terminal or a component fixed to the signal metal terminal by an adhesive. The end refers to a region within 1 mm from the boundary between the fixed part and the non-fixed part. When the tissue of the sheath part is unwound and separated from the core part, the piezoelectric fiber of the sheath part reaches from the core part surface to a place where the distance is 1.5 times or more the average thickness of the sheath part of the braided piezoelectric element. It is determined for each piezoelectric fiber (that is, fiber supplied from one carrier when creating a braid). When the piezoelectric fiber of the sheath part is a multifilament, 50% or more of the filaments constituting one piezoelectric fiber is a distance of 1.5 times or more the average thickness of the sheath part of the braided piezoelectric element from the core surface. 1, it is determined that one piezoelectric fiber is separated from the core portion by unraveling the tissue of the sheath portion. The determination may be observed from the side surface of the braided piezoelectric element, or a cross section may be observed. When observing the cross section, it is cut and observed after being fixed with an epoxy resin or the like so that the sheath portion is not unraveled excessively at the time of cutting.

本発明の素子の信号用金属製端子は、図2(様態A)、図3(様態Bフォーク状)および図4(様態B針状)のように組紐状圧電素子の末端に固定することもできるし、組紐状圧電素子の途中に固定することもできる。   The signal metal terminal of the element of the present invention may be fixed to the end of the braided piezoelectric element as shown in FIG. 2 (mode A), FIG. 3 (mode B fork) and FIG. 4 (mode B needle). It can also be fixed in the middle of the braided piezoelectric element.

本発明の素子は圧電性由来のノイズを抑制する目的達成のため、絶縁性被覆である組紐の鞘部の繊維を除去しないまま信号用金属製端子を固定し、かつ、芯部と信号用金属製端子の電気的接続を確保するという一見矛盾した構造を持つ。それを達成する構造として以下の2例を挙げる。   In order to achieve the purpose of suppressing noise derived from piezoelectricity, the element of the present invention fixes the signal metal terminal without removing the fiber of the sheath portion of the braid which is an insulating coating, and also the core portion and the signal metal It has a seemingly contradictory structure that ensures electrical connection of the manufactured terminals. The following two examples are given as structures for achieving this.

構造の1例として、芯部と信号用金属製端子との接続部分及びそこから5mm以内にある鞘部の圧電性繊維の一部または全部が繊維形状を失い融着した構造が好ましく採用される。即ち、信号用金属製端子固定後の鞘部を構成する圧電性繊維の融解などにより、信号用金属製端子と芯部の電気的接続を妨げる鞘部の圧電性繊維を流動させ、信号用金属製端子と芯部の電気的接続を確保したのち冷却等を行って再び圧電性繊維を固化させ固定することができる。圧電性繊維が融解後固化した固体は接着剤のように組紐状圧電素子と信号用金属製端子を固定できる利点を有する。さらに圧電性繊維にポリ乳酸等の高分子繊維を用いた場合、融解後固化した固体は圧電性を失うため、ノイズ源となるおそれがない。圧電性繊維の融解は、ポリ乳酸繊維を用いた場合は160℃以上の温度を経る熱処理によって実施できるが、不要なポリ乳酸の分解および不必要な鞘部の融解やその他の部材の変形を防ぐため220℃以下で実施することが好ましい。圧電性繊維の融解は信号用金属製端子の固定時に行うこともでき、電気的接続が確保できているか確認しながら信号用金属製端子の把持圧力を強くしていくことが好ましく、不必要な鞘部の変形を防ぐため、信号用金属製端子を加熱して鞘部に熱を伝え融解させることが好ましい。工程の安全性や複数の素子を同時に処理できる観点から、信号用金属製端子を取り付けた後に実施することも好ましい。   As an example of the structure, a structure in which a part of or all of the piezoelectric fibers in the sheath portion within 5 mm from the connecting portion between the core portion and the signal metal terminal and the sheath is lost and fused is preferably employed. . That is, when the piezoelectric fiber constituting the sheath portion after fixing the signal metal terminal is melted, the piezoelectric fiber of the sheath portion that prevents the electrical connection between the signal metal terminal and the core portion is caused to flow, and the signal metal After securing the electrical connection between the manufactured terminal and the core portion, the piezoelectric fiber can be solidified and fixed again by cooling or the like. The solid solidified after the piezoelectric fiber is melted has an advantage that the braided piezoelectric element and the signal metal terminal can be fixed like an adhesive. Further, when a polymer fiber such as polylactic acid is used as the piezoelectric fiber, the solid that has been solidified after melting loses piezoelectricity, and therefore does not become a noise source. Piezoelectric fibers can be melted by heat treatment at a temperature of 160 ° C. or higher when polylactic acid fibers are used. However, unnecessary decomposition of polylactic acid and unnecessary melting of the sheath and deformation of other members are prevented. Therefore, it is preferable to carry out at 220 ° C. or lower. The melting of the piezoelectric fiber can also be performed when the signal metal terminal is fixed, and it is preferable to increase the gripping pressure of the signal metal terminal while confirming whether the electrical connection is secured. In order to prevent deformation of the sheath part, it is preferable to heat the signal metal terminal to transmit heat to the sheath part and to melt it. From the viewpoint of process safety and the ability to process a plurality of elements at the same time, it is also preferable to carry out after attaching the signal metal terminal.

構造の別の例として、鞘部表面にはんだあるいは導電ペーストからなる、芯部と電気的に接続された導電性材料を備えており、鞘部表面に備えられた導電性材料と信号用金属製端子とが接触することで芯部と信号用金属製端子とが間接的に接続された構造を挙げることができる。導電性材料は芯部と信号用金属製端子との間に介在して電気的に導通させる機能を有し、温度変化や溶媒除去や化学反応によって液体状(スラリー状を含む)から固体状に変化するものであれば何でも用いることができ、はんだ、金属やカーボンなどの導電性フィラーを含有する導電ペーストが好ましく用いられる。特に取扱い性と導電性から、はんだおよび銀ペーストが好ましく用いられる。本発明の組紐状圧電素子は絶縁被覆が繊維の集合体のため、表面から上記の導電性材料を付着させることで内部に染み込ませ、芯部と電気的に接続された導電表面を鞘部表面に形成することができるが、より芯部との電気的接続を確実にするため、導電性材料の固化前の流動性を低く調整して芯部に染み込みやすくするか、導電性材料の固化前に組紐状圧電素子に物理的刺激を与えて鞘部の繊維間の隙間を広げるか、あるいは組紐状圧電素子の末端の切断面にも導電性材料を付着させることが好ましい。   As another example of the structure, the sheath surface is made of a conductive material made of solder or conductive paste and electrically connected to the core, and the sheath material is made of a conductive material and a signal metal. A structure in which the core and the signal metal terminal are indirectly connected by contacting the terminal can be exemplified. The conductive material has a function of interposing between the core portion and the signal metal terminal and electrically conducting, and from a liquid state (including slurry) to a solid state by temperature change, solvent removal, or chemical reaction. Any material can be used as long as it changes, and a conductive paste containing a conductive filler such as solder, metal or carbon is preferably used. In particular, solder and silver paste are preferably used from the viewpoint of handleability and conductivity. Since the braided piezoelectric element of the present invention is an aggregate of fibers with an insulation coating, the conductive surface is infiltrated by adhering the above-mentioned conductive material from the surface, and the conductive surface electrically connected to the core portion is the sheath surface. However, in order to make the electrical connection with the core more reliable, adjust the fluidity before solidifying the conductive material to make it easier to penetrate the core, or before solidifying the conductive material It is preferable to apply a physical stimulus to the braided piezoelectric element to widen the gap between the fibers in the sheath, or to attach a conductive material to the cut surface at the end of the braided piezoelectric element.

(基材への固定)
本発明の組紐状圧電素子は、信号用金属製端子あるいはシールド用金属製端子が組紐状圧電素子に固定された部分から長さ10mm以内の範囲において、該組紐状圧電素子の少なくとも一部が布帛状基材に固定されていることが好ましい。10mm以内に布帛状基材に固定されている場所がない場合、固定されていない組紐状圧電素子が布帛状基材および金属製端子への衝撃等により不安定に動き、ノイズの原因となる。布帛状基材への固定は接着、縫い付けなどの後加工によって行ってもよいし、布帛組織を構成する糸として織り込むまたは編み込むことによって固定されていてもよい。
(Fixing to base material)
In the braided piezoelectric element of the present invention, at least a part of the braided piezoelectric element is a cloth within a range of 10 mm or less from the portion where the signal metal terminal or the shield metal terminal is fixed to the braided piezoelectric element. It is preferable to be fixed to the substrate. When there is no place fixed to the cloth-like base material within 10 mm, the braided piezoelectric element that is not fixed moves unstable due to an impact on the cloth-like base material and the metal terminal, and causes noise. The fixing to the cloth-like substrate may be performed by post-processing such as adhesion and sewing, or may be fixed by weaving or knitting as a yarn constituting the fabric structure.

(製造方法)
本発明の組紐状圧電素子1は少なくとも1本の導電性繊維Bの表面を組紐状の圧電性繊維Aで被覆しているが、その製造方法としては例えば以下の方法が挙げられる。すなわち、導電性繊維Bと圧電性繊維Aを別々の工程で作製し、導電性繊維Bに圧電性繊維Aを組紐状に巻きつけて被覆する方法である。この場合には、できるだけ同心円状に近くなるように被覆することが好ましい。
(Production method)
In the braided piezoelectric element 1 of the present invention, the surface of at least one conductive fiber B is covered with the braided piezoelectric fiber A. Examples of the manufacturing method include the following methods. In other words, the conductive fiber B and the piezoelectric fiber A are produced in separate steps, and the conductive fiber B is wrapped around the conductive fiber B in a braid shape and covered. In this case, it is preferable to coat so as to be as concentric as possible.

この場合、圧電性繊維Aを形成する圧電性高分子としてポリ乳酸を用いる場合の好ましい紡糸、延伸条件として、溶融紡糸温度は150℃〜250℃が好ましく、延伸温度は40℃〜150℃が好ましく、延伸倍率は1.1倍から5.0倍が好ましく、結晶化温度は80℃〜170℃が好ましい。   In this case, as preferred spinning and stretching conditions when polylactic acid is used as the piezoelectric polymer for forming the piezoelectric fiber A, the melt spinning temperature is preferably 150 ° C. to 250 ° C., and the stretching temperature is preferably 40 ° C. to 150 ° C. The draw ratio is preferably 1.1 to 5.0 times, and the crystallization temperature is preferably 80 ° C to 170 ° C.

導電性繊維Bに巻きつける圧電性繊維Aとしては、複数のフィラメントを束ねたマルチフィラメントを用いてもよく、また、モノフィラメントを用いても良いし、一本の紡績糸でも、複数本の紡績糸を束ねた糸束形態(撚糸を含む)としてもよくさらに、フィラメントと紡績糸とを組み合わせた長短複合糸としてもよい。また、圧電性繊維Aを巻きつけられる導電性繊維Bとしては、複数のフィラメントを束ねたマルチフィラメントを用いてもよく、また、モノフィラメントを用いても良い。さらに一本の紡績糸でも、複数本の紡績糸を束ねた糸束形態(撚糸を含む)としてもよく、フィラメントと紡績糸とを組み合わせた長短複合糸としてもよい。   As the piezoelectric fiber A to be wound around the conductive fiber B, a multifilament in which a plurality of filaments are bundled may be used, a monofilament may be used, or a single spun yarn or a plurality of spun yarns may be used. Bundles of yarns (including twisted yarns) may be used, and long and short composite yarns combining filaments and spun yarns may be used. Moreover, as the conductive fiber B around which the piezoelectric fiber A is wound, a multifilament in which a plurality of filaments are bundled may be used, or a monofilament may be used. Further, a single spun yarn, a yarn bundle form (including twisted yarn) in which a plurality of spun yarns are bundled, or a long / short composite yarn in which a filament and a spun yarn are combined may be used.

被覆の好ましい形態としては、導電性繊維Bを芯糸とし、その周囲に圧電性繊維Aを組紐状に製紐して、丸打組物(Tubular Braid)を作製することで被覆することができる。より具体的には芯部3を有する8打組紐や16打組紐が挙げられる。ただし、例えば、圧電性繊維Aを編組チューブのような形態とし、導電性繊維Bを芯として当該編組チューブに挿入することで被覆してもよい。   As a preferable form of the coating, the conductive fiber B can be used as a core yarn, and the piezoelectric fiber A can be formed in a braid shape around the conductive fiber B to form a round braid. . More specifically, an 8-strand braid having 16 cores and a 16-strand braid are included. However, for example, the piezoelectric fiber A may be shaped like a braided tube, and the conductive fiber B may be used as a core and inserted into the braided tube.

導電層4は、コーティングや繊維の巻き付けによって製造されるが、製造の容易さの観点より、繊維の巻き付けが好ましい。繊維の巻き付け方法としてはカバーリング、編物、組物が考えられ、何れの方法により製造してもよい。   The conductive layer 4 is manufactured by coating or fiber winding, but fiber winding is preferable from the viewpoint of ease of manufacturing. As a method for winding the fiber, a cover ring, a knitted fabric, and a braid are conceivable, and any method may be used.

以上のような製造方法により、導電性繊維Bの表面を組紐状の圧電性繊維Aで被覆し、さらにその周囲に導電層4を設けた組紐状圧電素子1を得ることができる。   By the manufacturing method as described above, the braided piezoelectric element 1 in which the surface of the conductive fiber B is covered with the braided piezoelectric fiber A and the conductive layer 4 is provided around the surface can be obtained.

本発明の組紐状圧電素子1は、表面に電気信号を検出するための電極の形成を必要としないため、比較的簡単に製造することができる。   Since the braided piezoelectric element 1 of the present invention does not require the formation of an electrode for detecting an electric signal on the surface, it can be manufactured relatively easily.

(保護層)
本発明の組紐状圧電素子1の最表面には保護層を設けてもよい。この保護層は絶縁性であることが好ましく、フレキシブル性などの観点から高分子からなるものがより好ましい。保護層に絶縁性を持たせる場合には、もちろん、この場合には保護層ごと変形させたり、保護層上を擦ったりすることになるが、これらの外力が圧電性繊維Aまで到達し、その分極を誘起できるものであれば特に限定はない。保護層としては、高分子などのコーティングによって形成されるものに限定されず、フィルム、布帛、繊維などを巻付けてもよく、あるいは、それらが組み合わされたものであってもよい。
(Protective layer)
A protective layer may be provided on the outermost surface of the braided piezoelectric element 1 of the present invention. This protective layer is preferably insulative, and more preferably made of a polymer from the viewpoint of flexibility. In the case of providing the protective layer with insulation, of course, in this case, the entire protective layer is deformed or rubbed on the protective layer, but these external forces reach the piezoelectric fiber A, There is no particular limitation as long as it can induce polarization. The protective layer is not limited to those formed by coating with a polymer or the like, and may be a film, fabric, fiber or the like, or a combination thereof.

保護層の厚みとしては出来るだけ薄い方が、せん断応力を圧電性繊維Aに伝えやすいが、薄すぎると保護層自体が破壊される等の問題が発生しやすくなるため、好ましくは10nm〜200μm、より好ましくは50nm〜50μm、さらに好ましくは70nm〜30μm、最も好ましくは100nm〜10μmである。この保護層により圧電素子の形状を形成することもできる。   The thinner the protective layer is, the easier it is to transmit shear stress to the piezoelectric fiber A. However, if it is too thin, problems such as destruction of the protective layer itself are likely to occur, and preferably 10 nm to 200 μm. More preferably, they are 50 nm-50 micrometers, More preferably, they are 70 nm-30 micrometers, Most preferably, they are 100 nm-10 micrometers. The shape of the piezoelectric element can also be formed by this protective layer.

さらには、圧電性繊維からなる層を複数層設けたり、信号を取り出すための導電性繊維からなる層を複数層設けたりすることもできる。もちろん、これらの保護層、圧電性繊維からなる層、導電性繊維からなる層は、その目的に応じて、その順番および層数は適宜決められる。なお、巻付ける方法としては、鞘部2のさらに外層に組紐構造を形成したり、カバーリングしたりする方法が挙げられる。   Furthermore, a plurality of layers made of piezoelectric fibers can be provided, or a plurality of layers made of conductive fibers for extracting signals can be provided. Of course, the order and the number of layers of these protective layers, layers made of piezoelectric fibers, and layers made of conductive fibers are appropriately determined according to the purpose. In addition, as a method of winding, the method of forming a braid structure in the outer layer of the sheath part 2, or covering it is mentioned.

(作用)
本発明の組紐状圧電素子1は、例えば組紐状圧電素子1の表面を擦るなどで、組紐状圧電素子1に荷重が印加されて生じる応力、すなわち組紐状圧電素子1に印加される応力について、その大きさおよび/又は印加位置を検出するセンサーとして利用することができる。また、本発明の組紐状圧電素子1は、擦る以外の押圧力や曲げ変形などによっても圧電性繊維Aにせん断応力が与えられるならば、電気信号を取り出すことはもちろん可能である。例えば、組紐状圧電素子1に「印加される応力」としては、圧電素子の表面、すなわち圧電性繊維Aの表面と指のような被接触物の表面との間の摩擦力や、圧電性繊維Aの表面または先端部に対する垂直方向の抵抗力、圧電性繊維Aの曲げ変形に対する抵抗力などが挙げられる。特に、本発明の組紐状圧電素子1は、導電性繊維Bに対して平行方向に屈曲させた場合や擦った場合に大きな電気信号を効率的に出力することができる。
(Function)
The braided piezoelectric element 1 of the present invention is, for example, a stress generated when a load is applied to the braided piezoelectric element 1 by rubbing the surface of the braided piezoelectric element 1, that is, a stress applied to the braided piezoelectric element 1. It can be used as a sensor for detecting the size and / or application position. In addition, the braided piezoelectric element 1 of the present invention can take out an electrical signal as long as shear stress is applied to the piezoelectric fiber A by pressing force other than rubbing or bending deformation. For example, the “applied stress” to the braided piezoelectric element 1 includes the frictional force between the surface of the piezoelectric element, that is, the surface of the piezoelectric fiber A and the surface of the contacted object such as a finger, or the piezoelectric fiber. Examples thereof include a resistance force in the vertical direction with respect to the surface or tip of A and a resistance force against bending deformation of the piezoelectric fiber A. In particular, the braided piezoelectric element 1 of the present invention can efficiently output a large electric signal when bent or rubbed in a parallel direction with respect to the conductive fiber B.

ここで、組紐状圧電素子1に「印加された応力」とは、例えば表面を指で擦る程度の大きさの応力の場合、その目安としては、おおよそ1〜1000Paである。もちろん、これ以上であっても印加された応力の大きさおよびその印加位置を検出することが可能であることはいうまでもない。指などで入力する場合には、1Pa以上500Pa以下の荷重であっても動作することが好ましく、さらに好ましくは1Pa以上100Pa以下の荷重で動作することが好ましい。もちろん、500Paを超える荷重であっても動作することは、上述の通りである。   Here, the “applied stress” applied to the braided piezoelectric element 1 is, for example, approximately 1-1000 Pa as a guide when the stress is of a magnitude that rubs the surface with a finger. Of course, it goes without saying that the magnitude of the applied stress and the position of the applied stress can be detected even if it is more than this. When inputting with a finger or the like, it is preferable to operate even with a load of 1 Pa to 500 Pa, and more preferable to operate with a load of 1 Pa to 100 Pa. Of course, as described above, it operates even with a load exceeding 500 Pa.

また、組紐状圧電素子1の芯部の導電性繊維Bと導電層4の間の静電容量変化を計測することで、組紐状圧電素子1へ加えられた圧力による変形を検出することも可能になる。更に、複数本の組紐状圧電素子1を組み合わせて使用する場合、各々の組紐状圧電素子1の導電層4間の静電容量変化を計測することで、組紐状圧電素子1へ加えられた圧力による変形を検出することも可能になる。   It is also possible to detect deformation due to pressure applied to the braided piezoelectric element 1 by measuring the capacitance change between the conductive fiber B and the conductive layer 4 at the core of the braided piezoelectric element 1. become. Further, when a plurality of braided piezoelectric elements 1 are used in combination, the pressure applied to the braided piezoelectric element 1 is measured by measuring the capacitance change between the conductive layers 4 of each braided piezoelectric element 1. It is also possible to detect deformation due to.

(布帛状圧電素子)
図5は実施形態に係る組紐状圧電素子を用いた布帛状圧電素子の構成例を示す模式図である。
布帛状圧電素子7は、少なくとも1本の組紐状圧電素子1を含む布帛8を備えている。布帛8は、布帛を構成する繊維(組紐を含む)の少なくとも1本が組紐状圧電素子1であり、組紐状圧電素子1が圧電素子としての機能を発揮可能である限り何らの限定は無く、どのような織編物であってもよい。布状にするにあたっては、本発明の目的を達成する限り、他の繊維(組紐を含む)と組み合わせて、交織、交編等を行ってもよい。もちろん、組紐状圧電素子1を、布帛を構成する繊維(例えば、経糸や緯糸)の一部として用いてもよいし、組紐状圧電素子1を布帛に刺繍してもよいし、接着してもよい。図5に示す例では、布帛状圧電素子7は、経糸として、少なくとも1本の組紐状圧電素子1および絶縁性繊維9を配し、緯糸として導電性繊維10および絶縁性繊維9を交互に配した平織物である。導電性繊維10は導電性繊維Bと同一種であっても異種の導電性繊維であってもよく、また絶縁性繊維9については後述される。なお、絶縁性繊維9及び/又は導電性繊維10の全部又は一部が組紐形態であってもよい。
(Fabric piezoelectric element)
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a fabric-like piezoelectric element using the braided piezoelectric element according to the embodiment.
The cloth-like piezoelectric element 7 includes a cloth 8 including at least one braided piezoelectric element 1. The fabric 8 is not limited as long as at least one of the fibers (including the braid) constituting the fabric is the braided piezoelectric element 1 and the braided piezoelectric element 1 can exhibit the function as a piezoelectric element. Any woven or knitted fabric may be used. In forming the cloth, as long as the object of the present invention is achieved, weaving, knitting and the like may be performed in combination with other fibers (including braids). Of course, the braided piezoelectric element 1 may be used as a part of a fiber (for example, warp or weft) constituting the fabric, or the braided piezoelectric element 1 may be embroidered or bonded to the fabric. Good. In the example shown in FIG. 5, the fabric-like piezoelectric element 7 has at least one braided piezoelectric element 1 and insulating fibers 9 as warps and alternately has conductive fibers 10 and insulating fibers 9 as wefts. Plain woven fabric. The conductive fiber 10 may be the same type or different type of conductive fiber B, and the insulating fiber 9 will be described later. Note that all or part of the insulating fibers 9 and / or the conductive fibers 10 may be braided.

この場合、布帛状圧電素子7が曲げられるなどして変形したとき、その変形に伴い組紐状圧電素子1も変形するので、組紐状圧電素子1から出力される電気信号により、布帛状圧電素子7の変形を検出できる。そして、布帛状圧電素子7は、布帛(織編物)として用いることができるので、例えば衣類形状のウェアラブルセンサーに適用することができる。   In this case, when the cloth-like piezoelectric element 7 is deformed by bending or the like, the braided piezoelectric element 1 is also deformed along with the deformation, so that the cloth-like piezoelectric element 7 is generated by an electric signal output from the braided piezoelectric element 1. Can be detected. Since the cloth-like piezoelectric element 7 can be used as a cloth (woven or knitted fabric), it can be applied to, for example, a garment-shaped wearable sensor.

また、図5に示す布帛状圧電素子7では、組紐状圧電素子1に導電性繊維10が交差して接触している。したがって、導電性繊維10は、組紐状圧電素子1の少なくとも一部と交差して接触し、それを覆っており、外部から組紐状圧電素子1へ向かおうとする電磁波の少なくとも一部を遮っている、と見ることができる。このような導電性繊維10は、接地(アース)されることにより、組紐状圧電素子1への電磁波の影響を軽減する機能を有している。すなわち導電性繊維10は組紐状圧電素子1の電磁波シールドとして機能することができる。それにより、例えば布帛状圧電素子7の上下に電磁波シールド用の導電性の布帛を重ねなくても、布帛状圧電素子7のS/N比(信号対雑音比)を著しく向上させることができる。この場合、電磁波シールドの観点から組紐状圧電素子1と交差する緯糸(図5の場合)における導電性繊維10の割合が高いほど好ましい。具体的には、布帛8を形成する繊維であり且つ組紐状圧電素子1と交差する繊維のうちの30%以上が導電性繊維10であることが好ましく、40%以上がより好ましく、50%以上が更に好ましい。このように布帛状圧電素子7において、布帛を構成する繊維の少なくとも一部として導電性繊維10を入れることで、電磁波シールド機能付の布帛状圧電素子7とすることができる。   Further, in the fabric-like piezoelectric element 7 shown in FIG. 5, the conductive fiber 10 intersects and contacts the braided piezoelectric element 1. Therefore, the conductive fiber 10 intersects and covers at least a part of the braided piezoelectric element 1, covers it, and shields at least a part of the electromagnetic wave going to the braided piezoelectric element 1 from the outside. Can be seen. Such a conductive fiber 10 has a function of reducing the influence of electromagnetic waves on the braided piezoelectric element 1 by being grounded. That is, the conductive fiber 10 can function as an electromagnetic wave shield for the braided piezoelectric element 1. Accordingly, for example, the S / N ratio (signal-to-noise ratio) of the cloth-like piezoelectric element 7 can be remarkably improved without overlapping the conductive cloth for electromagnetic wave shielding on and under the cloth-like piezoelectric element 7. In this case, from the viewpoint of electromagnetic shielding, the higher the proportion of the conductive fibers 10 in the wefts (in the case of FIG. 5) intersecting the braided piezoelectric element 1, the better. Specifically, 30% or more of the fibers forming the fabric 8 and intersecting the braided piezoelectric element 1 are preferably conductive fibers 10, more preferably 40% or more, and 50% or more. Is more preferable. Thus, in the cloth-like piezoelectric element 7, the cloth-like piezoelectric element 7 having an electromagnetic wave shielding function can be obtained by inserting the conductive fiber 10 as at least a part of the fibers constituting the cloth.

織物の織組織としては、平織、綾織、朱子織等の三原組織、変化組織、たて二重織、よこ二重織等の片二重組織、たてビロードなどが例示される。編物の種類は、丸編物(緯編物)であってもよいし経編物であってもよい。丸編物(緯編物)の組織としては、平編、ゴム編、両面編、パール編、タック編、浮き編、片畔編、レース編、添え毛編等が好ましく例示される。経編組織としては、シングルデンビー編、シングルアトラス編、ダブルコード編、ハーフトリコット編、裏毛編、ジャガード編等が例示される。層数も単層でもよいし、2層以上の多層でもよい。更には、カットパイルおよび/またはループパイルからなる立毛部と地組織部とで構成される立毛織物、立毛編み物であってもよい。   Examples of the woven structure of the woven fabric include a three-layer structure such as plain weave, twill weave, and satin weave, a change structure, a single double structure such as a vertical double weave and a horizontal double weave, and a vertical velvet. The type of knitted fabric may be a circular knitted fabric (weft knitted fabric) or a warp knitted fabric. Preferable examples of the structure of the circular knitted fabric (weft knitted fabric) include flat knitting, rubber knitting, double-sided knitting, pearl knitting, tuck knitting, floating knitting, one-side knitting, lace knitting, and bristle knitting. Examples of the warp knitting structure include single denby knitting, single atlas knitting, double cord knitting, half tricot knitting, back hair knitting, jacquard knitting, and the like. The number of layers may be a single layer or a multilayer of two or more layers. Further, it may be a napped woven fabric or a napped knitted fabric composed of a napped portion made of a cut pile and / or a loop pile and a ground tissue portion.

(複数の圧電素子)
また、布帛状圧電素子7では、組紐状圧電素子1を複数並べて用いることも可能である。並べ方としては、例えば経糸または緯糸としてすべてに組紐状圧電素子1を用いてもよいし、数本ごとや一部分に組紐状圧電素子1を用いてもよい。また、ある部分では経糸として組紐状圧電素子1を用い、他の部分では緯糸として組紐状圧電素子1を用いてもよい。
(Multiple piezoelectric elements)
In the cloth-like piezoelectric element 7, a plurality of braided piezoelectric elements 1 can be used side by side. For example, the braided piezoelectric elements 1 may be used for all warps or wefts, or the braided piezoelectric elements 1 may be used for several or a part of them. Alternatively, the braided piezoelectric element 1 may be used as a warp in a certain part, and the braided piezoelectric element 1 may be used as a weft in another part.

また、組紐状圧電素子1を複数並べて用いる場合、導電性繊維B間の距離が短いため電気信号の取り出しにおいて効率的である。特に本発明では、それぞれの組紐状圧電素子に接続された複数の金属製端子を1つのコネクタハウジングにまとめて固定することで複数極を有するコネクタとし、一括して別の複数極を有するコネクタと接続可能にすることで、デバイス製造の効率化や、ユーザーにおける接続および取り外しを容易にすることができ、特に好ましい。前述の通り織物あるいは編物の組織に組み込むことで、複数の組紐状圧電素子を望んだ間隔に容易に略平行に並べることが可能であり、それぞれの金属製端子をコネクタへ固定するのを容易にできる利点がある。ここで略平行とは、平織物を構成する隣同士の経糸2本や、天竺編を構成する隣接する2コースなど、繊維が折れ曲がっているために局所的には平行でなくとも、それぞれの繊維を平均するような直線を引いた時にそれらが平行になっている状態を指す。この時織密度や編密度の調整により、複数の組紐状圧電素子の間隔を電子回路によく用いられるコネクタの端子間隔に調整することが好ましく、0.5mm、1.0mm、1.25mm、1.5mm、2.0mm、2.54mmのいずれかの間隔(組紐の中心間の距離)に調整することがより好ましい。また、様態Bのフォーク状の部位を有し、複数の金属製端子があらかじめ1つのコネクタハウジングに固定されたコネクタを用い、複数の組紐状圧電素子に一度に複数の金属製端子を接続することが工程の簡略化の観点から特に好ましい。   Further, when a plurality of braided piezoelectric elements 1 are used side by side, since the distance between the conductive fibers B is short, it is efficient in taking out an electric signal. Particularly in the present invention, a plurality of metal terminals connected to each braided piezoelectric element are fixed together in one connector housing to form a connector having a plurality of poles, and a connector having a plurality of other poles collectively. By making the connection possible, it is possible to increase the efficiency of device manufacture and to facilitate connection and removal by the user, which is particularly preferable. By incorporating it into the fabric or knitted fabric as described above, it is possible to easily arrange a plurality of braided piezoelectric elements approximately in parallel at a desired interval, and easily fix each metal terminal to the connector. There are advantages you can do. Here, “substantially parallel” means that the fibers are bent such as two adjacent warps constituting a plain woven fabric and two adjacent courses constituting a tentacle knitting. When drawing straight lines that average, they are parallel. At this time, by adjusting the weaving density and the knitting density, it is preferable to adjust the distance between the plurality of braided piezoelectric elements to the terminal distance of a connector often used in an electronic circuit. 0.5 mm, 1.0 mm, 1.25 mm, 1 It is more preferable to adjust the distance to any one of distances of 0.5 mm, 2.0 mm, and 2.54 mm (distance between the centers of braids). Also, a plurality of metal terminals are connected to a plurality of braided piezoelectric elements at a time using a connector having a fork-like portion of mode B and having a plurality of metal terminals fixed to one connector housing in advance. Is particularly preferable from the viewpoint of simplification of the process.

(絶縁性繊維)
布帛状圧電素子7では、組紐状圧電素子1(及び導電性繊維10)以外の部分には、絶縁性繊維を使用することができる。この際、絶縁性繊維は布帛状圧電素子7の柔軟性を向上する目的で伸縮性のある素材、形状を有する繊維を用いることができる。
(Insulating fiber)
In the cloth-like piezoelectric element 7, insulating fibers can be used for portions other than the braided piezoelectric element 1 (and the conductive fiber 10). At this time, the insulating fiber may be a stretchable material or a fiber having a shape for the purpose of improving the flexibility of the cloth-like piezoelectric element 7.

このように組紐状圧電素子1(及び導電性繊維10)以外にこのように絶縁性繊維を配置することで、布帛状圧電素子7の操作性(例示:ウェアラブルセンサーとしての動き易さ)を向上させることが可能である。   In this way, by arranging the insulating fiber in addition to the braided piezoelectric element 1 (and the conductive fiber 10), the operability of the cloth-like piezoelectric element 7 (e.g., ease of movement as a wearable sensor) is improved. It is possible to make it.

このような絶縁性繊維としては、体積抵抗率が10Ω・cm以上であれば用いることができ、より好ましくは10Ω・cm以上、さらに好ましくは1010Ω・cm以上がよい。 As such an insulating fiber, it can be used if the volume resistivity is 10 6 Ω · cm or more, more preferably 10 8 Ω · cm or more, and further preferably 10 10 Ω · cm or more.

絶縁性繊維として例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、塩化ビニル繊維、アラミド繊維、ポリスルホン繊維、ポリエーテル繊維、ポリウレタン繊維等の合成繊維他、綿、麻、絹等の天然繊維、アセテート等の半合成繊維、レーヨン、キュプラ等の再生繊維を用いることができる。これらに限定されるものではなく、公知の絶縁性繊維を任意に用いることができる。さらに、これらの絶縁性繊維を組み合わせて用いてもよく、絶縁性を有しない繊維と組み合わせ、全体として絶縁性を有する繊維としてもよい。
また、公知のあらゆる断面形状の繊維も用いることができる。
Insulating fibers such as polyester fibers, nylon fibers, acrylic fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, vinyl chloride fibers, aramid fibers, polysulfone fibers, polyether fibers, polyurethane fibers, etc., cotton, hemp, silk, etc. Natural fibers, semi-synthetic fibers such as acetate, and regenerated fibers such as rayon and cupra can be used. It is not limited to these, A well-known insulating fiber can be used arbitrarily. Furthermore, these insulating fibers may be used in combination, or may be combined with a fiber having no insulating property to form a fiber having insulating properties as a whole.
Also, any known cross-sectional shape fiber can be used.

(圧電素子の適用技術)
本発明の組紐状圧電素子1や布帛状圧電素子7のような圧電素子はいずれの様態であっても、表面への接触、圧力、形状変化を電気信号として出力することができるので、その圧電素子に印加された応力の大きさおよび/又は印加された位置を検出するセンサー(デバイス)として利用することができる。また、この電気信号を他のデバイスを動かすための電力源にし、あるいは蓄電するなど、発電素子として用いることもできる。具体的には、人、動物、ロボット、機械など自発的に動くものの可動部に用いることによる発電、靴底、敷物、外部から圧力を受ける構造物の表面での発電、流体中での形状変化による発電、などが挙げられる。また、流体中での形状変化により電気信号を発するために、流体中の帯電性物質を吸着させたり付着を抑制させたりすることも可能である。
(Applied technology for piezoelectric elements)
The piezoelectric element such as the braided piezoelectric element 1 or the cloth-like piezoelectric element 7 of the present invention can output the contact, pressure, and shape change to the surface as an electric signal in any form. It can be used as a sensor (device) for detecting the magnitude of stress applied to the element and / or the applied position. Further, the electric signal can be used as a power generation element such as a power source for moving other devices or storing electricity. Specifically, power generation by using it as a moving part of a human, animal, robot, machine, etc. that moves spontaneously, power generation on the surface of a shoe sole, rug, or structure that receives pressure from the outside, shape change in fluid Power generation, etc. In addition, in order to generate an electrical signal due to a shape change in the fluid, it is possible to adsorb a chargeable substance in the fluid or suppress adhesion.

図6は、本発明の圧電素子12を備えるデバイス11を示すブロック図である。デバイス11は、圧電素子12(例示:組紐状圧電素子1、布帛状圧電素子7)と、印加された圧力に応じて圧電素子12から出力される電気信号を増幅する増幅手段13と、増幅手段13で増幅された電気信号を出力する出力手段14と、出力手段14から出力された電気信号を外部機器(図示せず)へ送信する送信手段15とを備える。このデバイス11を用いれば、圧電素子12の表面への接触、圧力、形状変化により出力された電気信号に基づき、外部機器(図示せず)における演算処理にて、圧電素子に印加された応力の大きさおよび/又は印加された位置を検出することができる。あるいは、デバイス11内に、出力手段14から出力された電気信号に基づき圧電素子12に印加された応力の大きさおよび/又は印加された位置を演算する演算手段(図示せず)を設けてもよい。なお、送信手段15による送信方式を無線によるもの有線によるものにするかは、構成するセンサーに応じて適宜決定すればよい。   FIG. 6 is a block diagram showing a device 11 including the piezoelectric element 12 of the present invention. The device 11 includes a piezoelectric element 12 (example: braided piezoelectric element 1, fabric-like piezoelectric element 7), an amplifying means 13 for amplifying an electrical signal output from the piezoelectric element 12 in accordance with an applied pressure, and an amplifying means. 13 is provided with output means 14 for outputting the electric signal amplified at 13, and transmission means 15 for transmitting the electric signal output from the output means 14 to an external device (not shown). If this device 11 is used, the stress applied to the piezoelectric element is calculated by an arithmetic process in an external device (not shown) based on an electrical signal output by contact with the surface of the piezoelectric element 12, pressure, or shape change. The magnitude and / or applied position can be detected. Alternatively, calculation means (not shown) for calculating the magnitude of the stress applied to the piezoelectric element 12 and / or the applied position based on the electrical signal output from the output means 14 may be provided in the device 11. Good. Whether the transmission method by the transmission means 15 is wireless or wired may be appropriately determined according to the sensor to be configured.

また、増幅手段だけではなく、ノイズを除去する手段や他の信号と組み合わせて処理する手段などの公知の信号処理手段を組み合わせて用いることができる。これらの手段の接続の順序は目的に応じて適宜変えることができる。もちろん、圧電素子12から出力される電気信号をそのまま外部機器へ送信した後で信号処理してもよい。   Further, not only the amplification means but also known signal processing means such as noise removing means and means for processing in combination with other signals can be used in combination. The order of connection of these means can be appropriately changed according to the purpose. Of course, the electric signal output from the piezoelectric element 12 may be processed as it is after being transmitted to the external device as it is.

図7および図8は、実施の形態に係る組紐布帛状圧電素子を備えるデバイスの構成例を示す模式図である。図7および図8の増幅手段13は、図6を参照して説明したものに相当するが、図6の出力手段14および送信手段15については図7および図8では図示を省略している。布帛状圧電素子7を備えるデバイスを構成する場合、増幅手段13の入力端子に組紐状圧電素子1の芯部3からの引出し線を接続し、接地(アース)端子には、組紐状圧電素子1の導電層4または布帛状圧電素子7の導電性繊維10または増幅手段13の入力端子に接続した組紐状圧電素子1とは別の組紐状圧電素子を接続する。例えば、図7に示すように、布帛状圧電素子7において、組紐状圧電素子1の芯部3からの引出し線を増幅手段13の入力端子に接続し、組紐状圧電素子1の導電層4を接地(アース)する。組紐状圧電素子1の導電層4ではなく、組紐状圧電素子1に交差して接触した導電性繊維10を接地(アース)してもよい。また例えば、図8に示すように、布帛状圧電素子7において組紐状圧電素子1を複数並べている場合、1本の組紐状圧電素子1の芯部3からの引出し線を増幅手段13の入力端子に接続し、当該組紐状圧電素子1に並んだ別の組紐状圧電素子1の芯部3からの引出し線を、接地(アース)する。   7 and 8 are schematic views showing a configuration example of a device including the braided cloth-like piezoelectric element according to the embodiment. The amplifying unit 13 in FIGS. 7 and 8 corresponds to that described with reference to FIG. 6, but the output unit 14 and the transmitting unit 15 in FIG. 6 are not shown in FIGS. 7 and 8. When a device including the fabric-like piezoelectric element 7 is configured, a lead wire from the core portion 3 of the braided piezoelectric element 1 is connected to the input terminal of the amplifying means 13, and the braided piezoelectric element 1 is connected to the ground (earth) terminal. A braided piezoelectric element different from the braided piezoelectric element 1 connected to the conductive layer 4 or the conductive fiber 10 of the cloth-like piezoelectric element 7 or the input terminal of the amplifying means 13 is connected. For example, as shown in FIG. 7, in the cloth-like piezoelectric element 7, the lead wire from the core portion 3 of the braided piezoelectric element 1 is connected to the input terminal of the amplifying means 13, and the conductive layer 4 of the braided piezoelectric element 1 is connected. Ground (earth). Instead of the conductive layer 4 of the braided piezoelectric element 1, the conductive fiber 10 that intersects and contacts the braided piezoelectric element 1 may be grounded. Further, for example, as shown in FIG. 8, when a plurality of braided piezoelectric elements 1 are arranged in the cloth-like piezoelectric element 7, the lead wire from the core portion 3 of one braided piezoelectric element 1 is used as the input terminal of the amplifying means 13. The lead wire from the core part 3 of another braided piezoelectric element 1 aligned with the braided piezoelectric element 1 is grounded (grounded).

本発明のデバイス11は柔軟性があり、紐状および布帛状いずれの形態でも使用できるため、非常に広範な用途が考えられる。本発明のデバイス11の具体的な例としては、帽子や手袋、靴下などを含む着衣、サポーター、ハンカチ状などの形状をした、タッチパネル、人や動物の表面感圧センサー、例えば、手袋やバンド、サポーターなどの形状をした関節部の曲げ、捩じり、伸縮を感知するセンサーが挙げられる。例えば人に用いる場合には、接触や動きを検出し、医療用途などの関節などの動きの情報収集、アミューズメント用途、失われた組織やロボットを動かすためのインターフェースとして用いることができる。他には、動物や人型を模したぬいぐるみやロボットの表面感圧センサー、関節部の曲げ、捩じり、伸縮を感知するセンサーとして用いることができる。他には、シーツや枕などの寝具、靴底、手袋、椅子、敷物、袋、旗などの表面感圧センサーや形状変化センサーとして用いることができる。   Since the device 11 of the present invention is flexible and can be used in either a string form or a cloth form, a very wide range of applications can be considered. Specific examples of the device 11 of the present invention include a touch panel, a human or animal surface pressure sensor, for example, a glove or a band, which has a shape such as a hat, gloves, clothes including a sock, a supporter, or a handkerchief. Sensors that detect bending, twisting, and expansion / contraction of joints shaped like supporters. For example, when used for humans, it can be used as an interface for detecting contact and movement, collecting information on movement of joints and the like for medical purposes, amusement purposes, and moving lost tissues and robots. In addition, it can be used as a stuffed animal that imitates animals and humanoids, a surface pressure sensor of a robot, a sensor that detects bending, twisting, and expansion / contraction of a joint. In addition, it can be used as a surface pressure sensor or shape change sensor for bedding such as sheets and pillows, shoe soles, gloves, chairs, rugs, bags, and flags.

さらに、本発明のデバイス11は組紐状あるいは布帛状であり、柔軟性があるので、あらゆる構造物の全体あるいは一部の表面に貼付あるいは被覆することにより表面感圧センサー、形状変化センサーとして用いることができる。   Furthermore, since the device 11 of the present invention is braided or cloth-like and flexible, it can be used as a surface pressure sensor or a shape change sensor by sticking or covering the whole or part of the surface of any structure. Can do.

さらに、本発明のデバイス11は、組紐状圧電素子1の表面を擦るだけで十分な電気信号を発生することができるので、タッチセンサーのようなタッチ式入力装置やポインティングデバイスなどに用いることができる。また、組紐状圧電素子1で被計測物の表面を擦ることによって被計測物の高さ方向の位置情報や形状情報を得ることができるので、表面形状計測などに用いることができる。   Furthermore, since the device 11 of the present invention can generate a sufficient electric signal simply by rubbing the surface of the braided piezoelectric element 1, it can be used for a touch input device such as a touch sensor, a pointing device, or the like. . Further, since the position information and shape information in the height direction of the measurement object can be obtained by rubbing the surface of the measurement object with the braided piezoelectric element 1, it can be used for surface shape measurement and the like.

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に記載するが本発明はこれによって何らの限定を受けるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples.

圧電素子用の布帛は以下の方法で製造した。
(ポリ乳酸の製造)
実施例において用いたポリ乳酸は以下の方法で製造した。
L−ラクチド((株)武蔵野化学研究所製、光学純度100%)100質量部に対し、オクチル酸スズを0.005質量部加え、窒素雰囲気下、撹拌翼のついた反応機にて180℃で2時間反応させ、オクチル酸スズに対し1.2倍当量のリン酸を添加しその後、13.3Paで残存するラクチドを減圧除去し、チップ化し、ポリ−L−乳酸(PLLA1)を得た。得られたPLLA1の質量平均分子量は15.2万、ガラス転移点(Tg)は55℃、融点は175℃であった。
The fabric for piezoelectric elements was manufactured by the following method.
(Manufacture of polylactic acid)
The polylactic acid used in the examples was produced by the following method.
To 100 parts by mass of L-lactide (manufactured by Musashino Chemical Laboratory, Inc., optical purity 100%), 0.005 part by mass of tin octylate was added, and 180 ° C. in a reactor equipped with a stirring blade in a nitrogen atmosphere. Then, 1.2 times equivalent of phosphoric acid was added to tin octylate, and then the remaining lactide was removed under reduced pressure at 13.3 Pa to obtain chips to obtain poly-L-lactic acid (PLLA1). . The obtained PLLA1 had a mass average molecular weight of 152,000, a glass transition point (Tg) of 55 ° C., and a melting point of 175 ° C.

(圧電性繊維)
240℃にて溶融させたPLLA1を24ホールのキャップから20g/minで吐出し、887m/minにて引き取った。この未延伸マルチフィラメント糸を80℃、2.3倍に延伸し、100℃で熱固定処理することにより84dTex/24フィラメントのマルチフィラメント一軸延伸糸を得、これを圧電性繊維Aとした。
(Piezoelectric fiber)
PLLA1 melted at 240 ° C. was discharged from a 24-hole cap at 20 g / min and taken up at 887 m / min. This unstretched multifilament yarn was stretched 2.3 times at 80 ° C. and heat-set at 100 ° C. to obtain a multifilament uniaxially stretched yarn of 84 dTex / 24 filament.

(導電性繊維)
ミツフジ(株)製の銀メッキナイロン、品名『AGposs』100d34fを導電性繊維B、導電性繊維6および導電性繊維10として使用した。この繊維の体積抵抗率は1.1×10−3Ω・cmであった。
(Conductive fiber)
Silver-plated nylon manufactured by Mitsufuji Corporation, product name “AGposs” 100d34f was used as conductive fiber B, conductive fiber 6 and conductive fiber 10. The volume resistivity of this fiber was 1.1 × 10 −3 Ω · cm.

(絶縁性繊維)
280℃にて溶融させたポリエチレンテレフタレートを24ホールのキャップから45g/minで吐出し、800m/minにて引き取った。この未延伸糸を80℃、2.5倍に延伸し、180℃で熱固定処理することによりすることにより84dTex/24フィラメントのマルチフィラメント延伸糸を得、これを絶縁性繊維9とした。
(Insulating fiber)
Polyethylene terephthalate melted at 280 ° C. was discharged from a 24-hole cap at 45 g / min and taken up at 800 m / min. The undrawn yarn was drawn at 80 ° C. and 2.5 times, and heat-fixed at 180 ° C. to obtain a multifilament drawn yarn of 84 dTex / 24 filament.

(組紐状圧電素子)
実施例1の試料として、図1に示すように、上記の導電性繊維Bを芯糸とし、上記の圧電性繊維A8本を芯糸の周りに組紐状に巻きつけて、八打組紐とし、更に導電性繊維6を鞘部の圧電性繊維Aの周りに八打組紐状に巻き付けて導電層4とし、組紐状圧電素子1を形成した。ここで、導電性繊維Bの繊維軸CLに対する圧電性繊維Aの巻きつけ角度αは45°とした。実施例1の試料の導電層4の被覆率は100%であった。この組紐状圧電素子を切断し、その末端10mmの導電層4を構成する導電性繊維6をほぐして圧電性繊維Aと導電性繊維Bから分離した後、日本圧着端子製造(株)製SHコネクタコンタクトを信号用金属製端子として、長さ0.4mmの部分と長さ0.8mmの爪部分を折り曲げ、組紐状圧電素子の末端に残った圧電性繊維Aと導電性繊維Bを把持した後、信号用金属製端子にはんだごてを当てて加熱し、把持部分の鞘部を一部融解させた。組紐状圧電素子の末端の芯部と信号用金属製端子との間の導通を確認し、把持部分から先の余分な組紐状圧電素子をカットした。また、別の日本圧着端子製造(株)製SHコネクタコンタクトをシールド用金属製端子として、長さ0.4mmの部分と長さ0.8mmの爪部分を折り曲げ、圧電性繊維Aと導電性繊維Bから分離した導電性繊維6を把持した。シールド用金属製端子に把持できずに圧電性繊維Aから分離した導電性繊維6は切除した。上記の信号用金属製端子とシールド用金属製端子を、日本圧着端子製造(株)製SHコネクタハウジング2Pに挿入して固定し、コネクタハウジング端面から10mmの組紐状圧電素子1の周りには絶縁性のエポキシ系接着剤を付着させ、SHコネクタと組紐状圧電素子1を固定した。この端子付き組紐状圧電素子を組紐状圧電素子101とした。
(Braided piezoelectric element)
As a sample of Example 1, as shown in FIG. 1, the conductive fiber B is used as a core yarn, and the eight piezoelectric fibers A are wound around the core yarn in a braid shape to form an eight-ply braid. Further, the conductive fiber 6 was wound around the piezoelectric fiber A in the sheath portion in an eight-strand braid form to form the conductive layer 4, and the braided piezoelectric element 1 was formed. Here, the winding angle α of the piezoelectric fiber A with respect to the fiber axis CL of the conductive fiber B was 45 °. The coverage of the conductive layer 4 of the sample of Example 1 was 100%. The braided piezoelectric element is cut, and the conductive fiber 6 constituting the conductive layer 4 having a terminal end of 10 mm is loosened and separated from the piezoelectric fiber A and the conductive fiber B, and then the SH connector manufactured by Nippon Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd. After the contact is made of a signal metal terminal, the 0.4 mm long portion and the 0.8 mm long claw portion are bent, and the piezoelectric fiber A and the conductive fiber B remaining at the end of the braided piezoelectric element are gripped. The soldering iron was applied to the signal metal terminal and heated to partially melt the sheath portion of the grip portion. The electrical connection between the terminal core of the braided piezoelectric element and the signal metal terminal was confirmed, and the excess braided piezoelectric element ahead of the grip portion was cut. Also, another Japan Crimp Terminal Manufacturing SH connector contact is used as a shield metal terminal, and a 0.4 mm long portion and a 0.8 mm long claw portion are bent, and the piezoelectric fiber A and the conductive fiber. The conductive fiber 6 separated from B was gripped. The conductive fiber 6 separated from the piezoelectric fiber A without being gripped by the shielding metal terminal was excised. The signal metal terminal and the shield metal terminal are inserted and fixed in the SH connector housing 2P manufactured by Nippon Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd., and insulated around the braided piezoelectric element 1 10 mm from the end face of the connector housing. An epoxy-based adhesive was attached to fix the SH connector and the braided piezoelectric element 1. This braided piezoelectric element with a terminal was used as a braided piezoelectric element 101.

実施例2の試料として、図1に示すように、上記の導電性繊維Bを芯糸とし、上記の圧電性繊維A8本を芯糸の周りに組紐状に巻きつけて、八打組紐とし、更に4本の絶縁性繊維9を右巻き、1本の導電性繊維6および3本の絶縁性繊維9を左巻きに鞘部の圧電性繊維Aの周りに巻き付けて八打組紐状の導電層4とし、組紐状圧電素子1を形成した。ここで、導電性繊維Bの繊維軸CLに対する圧電性繊維Aの巻きつけ角度αは45°とした。また、実施例2の試料の導電層4の被覆率は25%であった。実施例1と同様に、導電性繊維Bに日本圧着端子製造(株)製SHコネクタコンタクトを信号用金属製端子として接続し、導電性繊維6に別の日本圧着端子製造(株)製SHコネクタコンタクトをシールド用金属製端子として接続し、信号用金属製端子とシールド用金属製端子を、日本圧着端子製造(株)製SHコネクタハウジング2Pに挿入して固定し、コネクタハウジング端面から10mmの組紐状圧電素子1の周りには絶縁性のエポキシ系接着剤を付着させ、SHコネクタと組紐状圧電素子1を固定した。この端子付き組紐状圧電素子を組紐状圧電素子102とした。   As a sample of Example 2, as shown in FIG. 1, the conductive fiber B is used as a core yarn, and the eight piezoelectric fibers A are wound around the core yarn in a braid shape to form an eight-punch braid. Further, four insulating fibers 9 are wound clockwise, one conductive fiber 6 and three insulating fibers 9 are wound around the piezoelectric fiber A of the sheath portion in a left-handed manner, and the conductive layer 4 in the form of an eight-strand braid. Thus, a braided piezoelectric element 1 was formed. Here, the winding angle α of the piezoelectric fiber A with respect to the fiber axis CL of the conductive fiber B was 45 °. Moreover, the coverage of the conductive layer 4 of the sample of Example 2 was 25%. As in Example 1, the SH connector contact manufactured by Nippon Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd. is connected to the conductive fiber B as a signal metal terminal, and the SH connector manufactured by Nippon Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd. is connected to the conductive fiber 6. The contact is connected as a shield metal terminal, and the signal metal terminal and the shield metal terminal are inserted into the SH connector housing 2P manufactured by Japan Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd. and fixed, and a braid of 10 mm from the connector housing end face An insulating epoxy adhesive was attached around the piezoelectric element 1 to fix the SH connector and the braided piezoelectric element 1. This braided piezoelectric element with terminals was used as a braided piezoelectric element 102.

実施例3の試料として、実施例1で用いた端子が未接続の組紐状圧電素子1を切断し、その末端10mmの導電層4を構成する導電性繊維6をほぐして圧電性繊維Aと導電性繊維Bから分離した後、組紐状圧電素子の末端に残った圧電性繊維Aと導電性繊維Bに導電ペーストとして「ドータイト」(登録商標)D−363(藤倉化成(株)製)を付着させ固化させた後、日本圧着端子製造(株)製SHコネクタコンタクトを信号用金属製端子として、長さ0.4mmの部分と長さ0.8mmの爪部分を折り曲げ、導電ペーストが付着した組紐状圧電素子末端を把持した。組紐状圧電素子の別の末端の芯部と信号用金属製端子との間の導通を確認した。また、別の日本圧着端子製造(株)製SHコネクタコンタクトをシールド用金属製端子として、長さ0.4mmの部分と長さ0.8mmの爪部分を折り曲げ、圧電性繊維Aと導電性繊維Bから分離した導電性繊維6を把持し、シールド用金属製端子に把持できずに圧電性繊維Aから分離した導電性繊維6は切除した。上記の信号用金属製端子とシールド用金属製端子を、日本圧着端子製造(株)製SHコネクタハウジング2Pに挿入して固定し、コネクタハウジング端面から10mmの組紐状圧電素子1の周りにはエポキシ系接着剤を付着させ、SHコネクタと組紐状圧電素子1を固定した。この端子付き組紐状圧電素子を組紐状圧電素子103とした。   As a sample of Example 3, the braided piezoelectric element 1 to which the terminal used in Example 1 is not connected is cut, and the conductive fiber 6 constituting the conductive layer 4 of the terminal 10 mm is loosened to be electrically conductive with the piezoelectric fiber A. After separating from the conductive fiber B, “Dotite” (registered trademark) D-363 (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) is attached as a conductive paste to the piezoelectric fiber A and the conductive fiber B remaining at the end of the braided piezoelectric element. After being allowed to solidify, using a SH connector contact made by Nippon Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd. as a signal metal terminal, the 0.4 mm long part and 0.8 mm long claw part are bent and the conductive paste is attached The end of the piezoelectric element was gripped. The continuity between the core portion at the other end of the braided piezoelectric element and the signal metal terminal was confirmed. Also, another Japan Crimp Terminal Manufacturing SH connector contact is used as a shield metal terminal, and a 0.4 mm long portion and a 0.8 mm long claw portion are bent, and the piezoelectric fiber A and the conductive fiber. The conductive fiber 6 separated from B was gripped, and the conductive fiber 6 separated from the piezoelectric fiber A without being gripped by the shielding metal terminal was excised. The above-mentioned signal metal terminal and shield metal terminal are inserted and fixed in SH connector housing 2P manufactured by Nippon Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd. An epoxy is placed around braided piezoelectric element 1 10 mm from the end face of the connector housing. A system adhesive was attached, and the SH connector and the braided piezoelectric element 1 were fixed. This braided piezoelectric element with a terminal was used as a braided piezoelectric element 103.

実施例4の試料として、実施例1で用いた端子が未接続の組紐状圧電素子1を切断し、その末端10mmの導電層4を構成する導電性繊維6をほぐして圧電性繊維Aと導電性繊維Bから分離した後、組紐状圧電素子の末端に残った圧電性繊維Aと導電性繊維Bに導電ペーストとして「ドータイト」(登録商標)D−363(藤倉化成(株)製)を付着させ、SMA−P型同軸コネクタの中心コンタクトに2mm挿入して固化させ信号用金属製端子とし、組紐状圧電素子の別の末端の芯部と信号用金属製端子との間の導通を確認した。また、SMA−P型同軸コネクタの金属製外装をシールド用金属製端子として、圧電性繊維Aと導電性繊維Bから分離した導電性繊維6をスリーブにより把持して接続して固定し、シールド用金属製端子に把持できずに圧電性繊維Aから分離した導電性繊維6は切除した。上記の通り信号用金属製端子とシールド用金属製端子が絶縁体を介して一体となった端子付き組紐状圧電素子を組紐状圧電素子104とした。本実施例で用いたSMA−Pコネクタは、左側面図においてシールド用金属製端子(外装)が信号用金属製端子(中心コンタクト)を完全に覆った構造をしている。   As a sample of Example 4, the braided piezoelectric element 1 to which the terminal used in Example 1 is not connected is cut, and the conductive fiber 6 constituting the conductive layer 4 of the terminal 10 mm is loosened to be electrically conductive with the piezoelectric fiber A. After separating from the conductive fiber B, “Dotite” (registered trademark) D-363 (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) is attached as a conductive paste to the piezoelectric fiber A and the conductive fiber B remaining at the end of the braided piezoelectric element. Then, 2 mm was inserted into the center contact of the SMA-P coaxial connector and solidified to make a signal metal terminal, and the continuity between the core of the other end of the braided piezoelectric element and the signal metal terminal was confirmed. . Further, the metal sheath of the SMA-P type coaxial connector is used as a shield metal terminal, and the conductive fiber 6 separated from the piezoelectric fiber A and the conductive fiber B is gripped and connected and fixed by a sleeve, for shielding. The conductive fiber 6 separated from the piezoelectric fiber A without being gripped by the metal terminal was excised. As described above, the braided piezoelectric element 104 with a terminal in which the signal metal terminal and the shield metal terminal are integrated via an insulator is referred to as a braided piezoelectric element 104. The SMA-P connector used in this example has a structure in which the shield metal terminal (exterior) completely covers the signal metal terminal (center contact) in the left side view.

実施例5の試料として、図8に示すように経糸に絶縁性繊維9および組紐状圧電素子1(実施例1の端子が未接続の試料と同じ)を2本配し、緯糸に絶縁性繊維9および導電性繊維10を交互に配して平織物を作製し、布帛状圧電素子7とした。布帛状圧電素子7中の2本の組紐状圧電素子1の末端から10mmの導電層4を構成する導電性繊維6をほぐして圧電性繊維Aと導電性繊維Bから分離した後、圧電性繊維Aが露出した部分にオムロン(株)製XG圧接コネクタ10極のうち2極のフォーク状の金属部分をそれぞれ指し込み信号用金属製端子とし、これと同時に圧電性繊維Aと導電性繊維Bから分離した導電性繊維6をまとめ、この導電性繊維束に上記圧接コネクタ10極のうち1極のフォーク状の金属部分に指し込みシールド用金属製端子とした。さらに金属部分に固定されたコネクタハウジングの上部分とそれに対となる下部分により組紐状圧電素子を挟み、固定した。2本の組紐状圧電素子1の末端の芯部と2極の信号用金属製端子との間の導通、および組紐状圧電素子1の導電層4と1極のシールド用金属製端子との間の導通をそれぞれ確認し、2極の信号用金属製端子と1極のシールド用金属製端子との間の絶縁を確認した。この2本の信号用金属製端子付き組紐状圧電素子をそれぞれ組紐状圧電素子105−1および105−2とした。平織布の経糸により組紐状圧電素子は固定されており、信号用金属製端子と平織布の経糸との距離は0.1mmであった。   As a sample of Example 5, two insulating fibers 9 and braided piezoelectric elements 1 (same as the sample in which the terminal of Example 1 is not connected) are arranged on the warp as shown in FIG. 9 and conductive fibers 10 were alternately arranged to produce a plain woven fabric, and a cloth-like piezoelectric element 7 was obtained. After loosening the conductive fibers 6 constituting the conductive layer 4 of 10 mm from the ends of the two braided piezoelectric elements 1 in the fabric-like piezoelectric elements 7 and separating them from the piezoelectric fibers A and B, the piezoelectric fibers From the OMRON XG pressure connector 10 poles, the two fork-shaped metal parts are pointed into the exposed parts of A and used as signal metal terminals. At the same time, from the piezoelectric fiber A and the conductive fiber B The separated conductive fibers 6 were put together, and the conductive fiber bundle was inserted into one pole of a fork-shaped metal portion of the 10 electrodes of the pressure contact connector to form a shield metal terminal. Further, the braided piezoelectric element is sandwiched and fixed between the upper part of the connector housing fixed to the metal part and the lower part which is paired with the upper part. Conduction between the terminal core of the two braided piezoelectric elements 1 and the two-pole signal metal terminal, and between the conductive layer 4 of the braided piezoelectric element 1 and the one-pole shield metal terminal In this case, the insulation between the two-pole signal metal terminal and the one-pole shield metal terminal was confirmed. These two braided piezoelectric elements with signal metal terminals were designated as braided piezoelectric elements 105-1 and 105-2, respectively. The braided piezoelectric element was fixed by the warp of the plain woven fabric, and the distance between the signal metal terminal and the warp of the plain woven fabric was 0.1 mm.

実施例6の試料として、実施例1で用いた端子が未接続の組紐状圧電素子1切断し、その末端10mmの導電層4を構成する導電性繊維6をほぐして圧電性繊維Aと導電性繊維Bから分離し、さらに末端の圧電性繊維Aをほぐし、芯部を1mm露出させた後、日本圧着端子製造(株)製SHコネクタコンタクトを信号用金属製端子として、鞘部の除去されていない部分を長さ0.4mmの爪部分が把持し、露出した芯部を長さ0.8mmの爪部分が把持するよう、爪を折り曲げ、組紐状圧電素子を把持した。組紐状圧電素子の別の末端の芯部と信号用金属製端子との間の導通を確認した。また、別の日本圧着端子製造(株)製SHコネクタコンタクトをシールド用金属製端子として、長さ0.4mmの部分と長さ0.8mmの爪部分を折り曲げ、圧電性繊維Aと導電性繊維Bから分離した導電性繊維6を把持し、シールド用金属製端子に把持できずに圧電性繊維Aから分離した導電性繊維6は切除した。上記の信号用金属製端子とシールド用金属製端子を、日本圧着端子製造(株)製SHコネクタハウジング2Pに挿入して固定した。この端子付き組紐状圧電素子を組紐状圧電素子106とした。   As a sample of Example 6, the braided piezoelectric element 1 to which the terminal used in Example 1 is not connected is cut, and the conductive fiber 6 constituting the conductive layer 4 of the terminal 10 mm is loosened, and the piezoelectric fiber A and the conductive material are removed. After separating from the fiber B and further loosening the piezoelectric fiber A at the end and exposing the core part by 1 mm, the sheath part was removed using the SH connector contact made by Nippon Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd. as the signal metal terminal. The nail portion was gripped by the nail portion having a length of 0.4 mm, and the nail portion was bent so that the nail portion having a length of 0.8 mm was held by the nail portion having a length of 0.8 mm. The continuity between the core portion at the other end of the braided piezoelectric element and the signal metal terminal was confirmed. Also, another Japan Crimp Terminal Manufacturing SH connector contact is used as a shield metal terminal, and a 0.4 mm long portion and a 0.8 mm long claw portion are bent, and the piezoelectric fiber A and the conductive fiber. The conductive fiber 6 separated from B was gripped, and the conductive fiber 6 separated from the piezoelectric fiber A without being gripped by the shielding metal terminal was excised. The signal metal terminal and the shield metal terminal were inserted and fixed in SH connector housing 2P manufactured by Nippon Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd. This braided piezoelectric element with terminals was used as a braided piezoelectric element 106.

比較例1の試料として、実施例1で用いた端子が未接続の組紐状圧電素子1を切断し、その末端10mmの導電層4を構成する導電性繊維6をほぐして圧電性繊維Aと導電性繊維Bから分離した後、組紐状圧電素子の末端に残った圧電性繊維Aと導電性繊維Bに導電ペーストとして「ドータイト」(登録商標)D−363(藤倉化成(株)製)を付着させ固化させた後、日本圧着端子製造(株)製SHコネクタコンタクトを信号用金属製端子として、長さ0.4mmの部分と長さ0.8mmの爪部分を折り曲げ、導電ペーストが付着した組紐状圧電素子末端を把持した。組紐状圧電素子の別の末端の芯部と信号用金属製端子との間の導通を確認した。また、別の日本圧着端子製造(株)製SHコネクタコンタクトをシールド用金属製端子として、長さ0.4mmの部分と長さ0.8mmの爪部分を折り曲げ、圧電性繊維Aと導電性繊維Bから分離した導電性繊維6を把持し、シールド用金属製端子に把持できずに圧電性繊維Aから分離した導電性繊維6は切除した。上記の信号用金属製端子とシールド用金属製端子を、2つの日本圧着端子製造(株)製SHコネクタハウジング2Pにそれぞれ挿入して固定し、コネクタハウジング端面から10mmの組紐状圧電素子1の周りにはエポキシ系接着剤を付着させ、それぞれのSHコネクタと組紐状圧電素子1を固定した。この端子付き組紐状圧電素子を組紐状圧電素子201とした。   As a sample of Comparative Example 1, the braided piezoelectric element 1 whose terminal used in Example 1 is not connected is cut, and the conductive fiber 6 constituting the conductive layer 4 of the terminal 10 mm is loosened to conduct the conductive with the piezoelectric fiber A. After separating from the conductive fiber B, “Dotite” (registered trademark) D-363 (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) is attached as a conductive paste to the piezoelectric fiber A and the conductive fiber B remaining at the end of the braided piezoelectric element. After being allowed to solidify, using a SH connector contact made by Nippon Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd. as a signal metal terminal, the 0.4 mm long part and 0.8 mm long claw part are bent and the conductive paste is attached The end of the piezoelectric element was gripped. The continuity between the core portion at the other end of the braided piezoelectric element and the signal metal terminal was confirmed. Also, another Japan Crimp Terminal Manufacturing SH connector contact is used as a shield metal terminal, and a 0.4 mm long portion and a 0.8 mm long claw portion are bent, and the piezoelectric fiber A and the conductive fiber. The conductive fiber 6 separated from B was gripped, and the conductive fiber 6 separated from the piezoelectric fiber A without being gripped by the shielding metal terminal was excised. The above-mentioned signal metal terminal and shield metal terminal are respectively inserted and fixed in two Japan Crimp Terminal Manufacturing SH connector housings 2P, and around the braided piezoelectric element 1 10 mm from the connector housing end face. An epoxy-based adhesive was attached to each to fix each SH connector and braided piezoelectric element 1. This braided piezoelectric element with terminals was used as a braided piezoelectric element 201.

比較例2の試料として、実施例1と同様に、上記の導電性繊維Bを芯糸とし、上記の圧電性繊維A8本を芯糸の周りに組紐状に巻きつけて、八打組紐としたが、導電層4は形成せず、組紐状圧電素子を形成した。ここで、導電性繊維Bの繊維軸CLに対する圧電性繊維Aの巻きつけ角度αは45°とした。組紐状圧電素子の末端の圧電性繊維Aと導電性繊維Bに導電ペーストとして「ドータイト」(登録商標)D−363(藤倉化成(株)製)を付着させ固化させた後、日本圧着端子製造(株)製SHコネクタコンタクトを信号用金属製端子として、長さ0.4mmの部分と長さ0.8mmの爪部分を折り曲げ、導電ペーストが付着した組紐状圧電素子末端を把持した。組紐状圧電素子の別の末端の芯部と信号用金属製端子との間の導通を確認した。上記の信号用金属製端子を、日本圧着端子製造(株)製SHコネクタハウジング2Pに挿入して固定し、コネクタハウジング端面から10mmの組紐状圧電素子1の周りにはエポキシ系接着剤を付着させ、SHコネクタと組紐状圧電素子1を固定した。この端子付き組紐状圧電素子を組紐状圧電素子202とした。   As a sample of Comparative Example 2, as in Example 1, the conductive fiber B was used as a core yarn, and the eight piezoelectric fibers A were wound around the core yarn in a braid form to form an eight-punch braid. However, the conductive layer 4 was not formed, and a braided piezoelectric element was formed. Here, the winding angle α of the piezoelectric fiber A with respect to the fiber axis CL of the conductive fiber B was 45 °. After bonding and solidifying “Dotite” (registered trademark) D-363 (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) as a conductive paste to the piezoelectric fibers A and conductive fibers B at the ends of the braided piezoelectric element, manufacture of a Japan crimp terminal Using a SH connector contact manufactured by Co., Ltd. as a signal metal terminal, a 0.4 mm long portion and a 0.8 mm long claw portion were bent, and the braided piezoelectric element end to which the conductive paste was adhered was gripped. The continuity between the core portion at the other end of the braided piezoelectric element and the signal metal terminal was confirmed. The above-mentioned signal metal terminals are inserted and fixed in SH connector housing 2P manufactured by Nippon Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd., and an epoxy adhesive is attached around braided piezoelectric element 1 10 mm from the end face of the connector housing. The SH connector and the braided piezoelectric element 1 were fixed. This braided piezoelectric element with terminals was used as a braided piezoelectric element 202.

(性能評価及び評価結果)
組紐状圧電素子101、102、103、104、105−1、105−2、106、201、202の性能評価及び評価結果は以下のとおりである。
(Performance evaluation and evaluation results)
The performance evaluation and evaluation results of the braided piezoelectric elements 101, 102, 103, 104, 105-1, 105-2, 106, 201, 202 are as follows.

(実施例1)
組紐状圧電素子101中の信号用金属製端子およびシールド用金属製端子が固定された日本圧着端子製造(株)製SHコネクタハウジングを、日本圧着端子製造(株)製SHコネクタベース2Pに接続し、信号用金属製端子がオシロスコープ(横河電機(株)製デジタルオシロスコープDL6000シリーズ商品名『DL6000』)に配線を介して1000倍増幅回路を経由して接続され、組紐状圧電素子1のシールド用金属製端子が接地(アース)されるよう接続した。組紐状圧電素子101と測定回路およびアースへの接続はSHコネクタによって一括して行われた。また、信号用金属製端子の把持部分の端において、鞘部の組織が解けて芯部から離れた圧電性繊維は0%であった。
組紐状圧電素子101を90度折り曲げた結果、組紐状圧電素子101からの出力として、オシロスコープにより約100mVの電位差が検出され、組紐状圧電素子1の変形により十分な大きさの電気信号を検出できることが確認された。また、静置下でのノイズ信号は20mVであり、S/N比は5となり、十分にノイズ信号が抑制されていることがわかった。
Example 1
The SH connector housing manufactured by Japan Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd., to which the metal terminal for signal and the metal terminal for shielding in the braided piezoelectric element 101 are fixed, is connected to the SH connector base 2P manufactured by Japan Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd. The signal metal terminal is connected to an oscilloscope (digital oscilloscope DL6000 series product name “DL6000” manufactured by Yokogawa Electric Corp.) via a wiring through a 1000 times amplification circuit, for shielding the braided piezoelectric element 1 The metal terminals were connected to be grounded. The braided piezoelectric element 101, the measurement circuit, and the ground were connected together by an SH connector. In addition, at the end of the gripping portion of the signal metal terminal, the piezoelectric fiber that was separated from the core portion by unraveling the tissue of the sheath portion was 0%.
As a result of bending the braided piezoelectric element 101 by 90 degrees, a potential difference of about 100 mV is detected by an oscilloscope as an output from the braided piezoelectric element 101, and a sufficiently large electric signal can be detected by deformation of the braided piezoelectric element 1. Was confirmed. Moreover, the noise signal in stationary was 20 mV, and the S / N ratio was 5, indicating that the noise signal was sufficiently suppressed.

(実施例2)
組紐状圧電素子102中の信号用金属製端子およびシールド用金属製端子が固定された日本圧着端子製造(株)製SHコネクタハウジングを、日本圧着端子製造(株)製SHコネクタベース2Pに接続し、信号用金属製端子がオシロスコープ(横河電機(株)製デジタルオシロスコープDL6000シリーズ商品名『DL6000』)に配線を介して1000倍増幅回路を経由して接続され、組紐状圧電素子1のシールド用金属製端子が接地(アース)されるよう接続した。組紐状圧電素子102と測定回路およびアースへの接続はSHコネクタによって一括して行われた。また、信号用金属製端子の把持部分の端において、鞘部の組織が解けて芯部から離れた圧電性繊維は0%であった。
組紐状圧電素子102を90度折り曲げた結果、組紐状圧電素子102からの出力として、オシロスコープにより約100mVの電位差が検出され、組紐状圧電素子1の変形により十分な大きさの電気信号を検出できることが確認された。また、静置下でのノイズ信号は20mVであり、S/N比は5となり、十分にノイズ信号が抑制されていることがわかった。
(Example 2)
The SH connector housing manufactured by Japan Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd., to which the metal terminal for signal and the metal terminal for shielding in the braided piezoelectric element 102 are fixed, is connected to the SH connector base 2P manufactured by Japan Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd. The signal metal terminal is connected to an oscilloscope (digital oscilloscope DL6000 series product name “DL6000” manufactured by Yokogawa Electric Corp.) via a wiring through a 1000 times amplification circuit, for shielding the braided piezoelectric element 1 The metal terminals were connected to be grounded. The braided piezoelectric element 102, the measurement circuit, and the ground were connected together by an SH connector. In addition, at the end of the gripping portion of the signal metal terminal, the piezoelectric fiber that was separated from the core portion by unraveling the tissue of the sheath portion was 0%.
As a result of bending the braided piezoelectric element 102 by 90 degrees, a potential difference of about 100 mV is detected by an oscilloscope as an output from the braided piezoelectric element 102, and a sufficiently large electric signal can be detected by deformation of the braided piezoelectric element 1. Was confirmed. Moreover, the noise signal in stationary was 20 mV, and the S / N ratio was 5, indicating that the noise signal was sufficiently suppressed.

(実施例3)
組紐状圧電素子103中の信号用金属製端子およびシールド用金属製端子が固定された日本圧着端子製造(株)製SHコネクタハウジングを、日本圧着端子製造(株)製SHコネクタベース2Pに接続し、信号用金属製端子がオシロスコープ(横河電機(株)製デジタルオシロスコープDL6000シリーズ商品名『DL6000』)に配線を介して1000倍増幅回路を経由して接続され、組紐状圧電素子1のシールド用金属製端子が接地(アース)されるよう接続した。組紐状圧電素子103と測定回路およびアースへの接続はSHコネクタによって一括して行われた。また、信号用金属製端子の把持部分の端において、鞘部の組織が解けて芯部から離れた圧電性繊維は0%であった。
組紐状圧電素子103を90度折り曲げた結果、組紐状圧電素子103からの出力として、オシロスコープにより約100mVの電位差が検出され、組紐状圧電素子1の変形により十分な大きさの電気信号を検出できることが確認された。また、静置下でのノイズ信号は20mVであり、S/N比は5となり、十分にノイズ信号が抑制されていることがわかった。
(Example 3)
The SH connector housing manufactured by Japan Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd., to which the metal terminal for signal and the metal terminal for shielding in the braided piezoelectric element 103 are fixed, is connected to the SH connector base 2P manufactured by Japan Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd. The signal metal terminal is connected to an oscilloscope (digital oscilloscope DL6000 series product name “DL6000” manufactured by Yokogawa Electric Corp.) via a wiring through a 1000 times amplification circuit, for shielding the braided piezoelectric element 1 The metal terminals were connected to be grounded. The braided piezoelectric element 103, the measurement circuit, and the ground were connected together by an SH connector. In addition, at the end of the gripping portion of the signal metal terminal, the piezoelectric fiber that was separated from the core portion by unraveling the tissue of the sheath portion was 0%.
As a result of bending the braided piezoelectric element 103 by 90 degrees, a potential difference of about 100 mV is detected by an oscilloscope as an output from the braided piezoelectric element 103, and a sufficiently large electric signal can be detected by deformation of the braided piezoelectric element 1. Was confirmed. Moreover, the noise signal in stationary was 20 mV, and the S / N ratio was 5, indicating that the noise signal was sufficiently suppressed.

(実施例4)
組紐状圧電素子104中の信号用金属製端子およびシールド用金属製端子が固定されたSMA−P型同軸コネクタを、SMA−J型同軸コネクタに接続し、信号用金属製端子がオシロスコープ(横河電機(株)製デジタルオシロスコープDL6000シリーズ商品名『DL6000』)に配線を介して1000倍増幅回路を経由して接続され、組紐状圧電素子1のシールド用金属製端子が接地(アース)されるよう接続した。組紐状圧電素子104と測定回路およびアースへの接続はSMA型コネクタによって一括して行われた。また、信号用金属製端子の把持部分の端において、鞘部の組織が解けて芯部から離れた圧電性繊維は0%であった。
組紐状圧電素子104を90度折り曲げた結果、組紐状圧電素子104からの出力として、オシロスコープにより約100mVの電位差が検出され、組紐状圧電素子1の変形により十分な大きさの電気信号を検出できることが確認された。また、静置下でのノイズ信号は16mVであり、S/N比は6となり、十分にノイズ信号が抑制されていることがわかった。
Example 4
The SMA-P type coaxial connector to which the signal metal terminal and the shield metal terminal in the braided piezoelectric element 104 are fixed is connected to the SMA-J type coaxial connector, and the signal metal terminal is an oscilloscope (Yokogawa It is connected to a digital oscilloscope DL6000 series product name “DL6000” manufactured by Denki Co., Ltd. via a wiring through a 1000 × amplification circuit so that the shield metal terminal of the braided piezoelectric element 1 is grounded. Connected. The braided piezoelectric element 104 and the connection to the measurement circuit and the earth were collectively made by an SMA type connector. In addition, at the end of the gripping portion of the signal metal terminal, the piezoelectric fiber that was separated from the core portion by unraveling the tissue of the sheath portion was 0%.
As a result of bending the braided piezoelectric element 104 by 90 degrees, a potential difference of about 100 mV is detected by an oscilloscope as an output from the braided piezoelectric element 104, and a sufficiently large electric signal can be detected by deformation of the braided piezoelectric element 1. Was confirmed. Further, the noise signal in a stationary state was 16 mV, the S / N ratio was 6, and it was found that the noise signal was sufficiently suppressed.

(実施例5)
組紐状圧電素子105−1、組紐状圧電素子105−2の信号用金属製端子およびシールド用金属製端子が固定されたオムロン(株)製XG圧接コネクタを、2列×5行のピンヘッダに接続し、信号用金属製端子がオシロスコープ(横河電機(株)製デジタルオシロスコープDL6000シリーズ商品名『DL6000』)に配線を介して1000倍増幅回路を経由して接続され、組紐状圧電素子1のシールド用金属製端子が接地(アース)されるよう接続した。組紐状圧電素子105−1および組紐状圧電素子105−2と測定回路およびアースへの接続はXG圧接コネクタによって一括して行われた。また、信号用金属製端子のフォーク状の金属部分の端において、鞘部の組織が解けて芯部から離れた圧電性繊維は組紐状圧電素子105−1および組紐状圧電素子105−2とも0%であった。
布帛状圧電素子7を折り曲げることによって組紐状圧電素子105−1および組紐状圧電素子105−2を90度折り曲げた結果、組紐状圧電素子105−1および組紐状圧電素子105−2からの出力としてそれぞれ、オシロスコープにより約100mVの電位差が検出され、組紐状圧電素子1の変形により十分な大きさの電気信号を検出できることが確認された。また、静置下でのノイズ信号は20mVであり、S/N比は5となり、十分にノイズ信号が抑制されていることがわかった。
(Example 5)
Connect XG pressure connector made by Omron Co., Ltd., to which signal metal terminal and shield metal terminal of braided piezoelectric element 105-1 and braided piezoelectric element 105-2 are fixed, to pin header of 2 rows x 5 rows The signal metal terminal is connected to an oscilloscope (digital oscilloscope DL6000 series product name “DL6000” manufactured by Yokogawa Electric Corporation) via a 1000 × amplification circuit via wiring, and the shield of the braided piezoelectric element 1 The metal terminals were connected so as to be grounded. The braided piezoelectric element 105-1 and the braided piezoelectric element 105-2 were connected to the measurement circuit and the ground collectively by an XG pressure contact connector. In addition, at the end of the fork-shaped metal portion of the signal metal terminal, the piezoelectric fibers that are separated from the core portion due to the unraveling of the sheath portion are 0 for both the braided piezoelectric element 105-1 and the braided piezoelectric element 105-2. %Met.
As a result of bending the braided piezoelectric element 105-1 and the braided piezoelectric element 105-2 by 90 degrees by bending the cloth-like piezoelectric element 7, the output from the braided piezoelectric element 105-1 and the braided piezoelectric element 105-2 is obtained. In each case, a potential difference of about 100 mV was detected by an oscilloscope, and it was confirmed that a sufficiently large electric signal could be detected by deformation of the braided piezoelectric element 1. Moreover, the noise signal in stationary was 20 mV, and the S / N ratio was 5, indicating that the noise signal was sufficiently suppressed.

(実施例6)
組紐状圧電素子106中の信号用金属製端子およびシールド用金属製端子が固定された日本圧着端子製造(株)製SHコネクタハウジングを、日本圧着端子製造(株)製SHコネクタベース2Pに接続し、信号用金属製端子がオシロスコープ(横河電機(株)製デジタルオシロスコープDL6000シリーズ商品名『DL6000』)に配線を介して1000倍増幅回路を経由して接続され、組紐状圧電素子1のシールド用金属製端子が接地(アース)されるよう接続した。組紐状圧電素子106と測定回路およびアースへの接続はSHコネクタによって一括して行われた。また、信号用金属製端子の把持部分の端において、鞘部の組織が解けて芯部から離れた圧電性繊維は75%であった。
組紐状圧電素子106を90度折り曲げた結果、組紐状圧電素子106からの出力として、オシロスコープにより約100mVの電位差が検出されたが、ピーク付近の信号に振幅30mV程度のノイズが重畳されており、曲げ動作によるノイズ発生が確認された。また、静置下でのノイズ信号は20mVであり、S/N比は5となり、十分にノイズ信号が抑制されていることがわかった。
(Example 6)
The SH connector housing manufactured by Japan Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd., to which the metal terminal for signal and the metal terminal for shielding in the braided piezoelectric element 106 are fixed, is connected to the SH connector base 2P manufactured by Japan Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd. The signal metal terminal is connected to an oscilloscope (digital oscilloscope DL6000 series product name “DL6000” manufactured by Yokogawa Electric Corp.) via a wiring through a 1000 times amplification circuit, for shielding the braided piezoelectric element 1 The metal terminals were connected to be grounded. The braided piezoelectric element 106 and the connection to the measurement circuit and the earth were collectively made by the SH connector. Further, at the end of the grip portion of the signal metal terminal, 75% of the piezoelectric fibers were separated from the core portion because the tissue of the sheath portion was unwound.
As a result of bending the braided piezoelectric element 106 by 90 degrees, a potential difference of about 100 mV was detected by the oscilloscope as an output from the braided piezoelectric element 106, but noise with an amplitude of about 30 mV was superimposed on the signal near the peak. Noise generation due to bending motion was confirmed. Moreover, the noise signal in stationary was 20 mV, and the S / N ratio was 5, indicating that the noise signal was sufficiently suppressed.

(比較例1)
組紐状圧電素子201中の信号用金属製端子が固定された日本圧着端子製造(株)製SHコネクタハウジングおよびシールド用金属製端子が固定された日本圧着端子製造(株)製SHコネクタハウジングを、それぞれ日本圧着端子製造(株)製SHコネクタベース2Pに接続し、信号用金属製端子がオシロスコープ(横河電機(株)製デジタルオシロスコープDL6000シリーズ商品名『DL6000』)に配線を介して1000倍増幅回路を経由して接続され、組紐状圧電素子1のシールド用金属製端子が接地(アース)されるよう接続した。組紐状圧電素子201と測定回路およびアースへの接続は2組のSHコネクタによって別々に行われたため作業が煩雑となり、シールド用金属製端子に引っ張られた導電性繊維6のほつれが発生した。また、信号用金属製端子の把持部分の端において、鞘部の組織が解けて芯部から離れた圧電性繊維は0%であった。
組紐状圧電素子201を90度折り曲げた結果、組紐状圧電素子201からの出力として、オシロスコープにより約100mVの電位差が検出され、組紐状圧電素子1の変形により十分な大きさの電気信号を検出できることが確認された。また、静置下でのノイズ信号は25mVであり、S/N比は4となり、ノイズ信号が十分に抑制できていなかった。
(Comparative Example 1)
An SH connector housing manufactured by Japan Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd., in which the signal metal terminals in the braided piezoelectric element 201 are fixed, and an SH connector housing manufactured by Japan Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd., in which the shield metal terminals are fixed, Each is connected to SH connector base 2P manufactured by Japan Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd., and the signal metal terminal is amplified 1000 times via wiring to an oscilloscope (Yokogawa Electric's digital oscilloscope DL6000 series product name "DL6000") They were connected via a circuit and connected so that the shield metal terminal of the braided piezoelectric element 1 was grounded. The connection to the braided piezoelectric element 201, the measurement circuit, and the ground was performed separately by the two sets of SH connectors, so the work was complicated, and the conductive fibers 6 pulled on the shielding metal terminals were frayed. In addition, at the end of the gripping portion of the signal metal terminal, the piezoelectric fiber that was separated from the core portion by unraveling the tissue of the sheath portion was 0%.
As a result of bending the braided piezoelectric element 201 by 90 degrees, a potential difference of about 100 mV is detected by an oscilloscope as an output from the braided piezoelectric element 201, and a sufficiently large electric signal can be detected by deformation of the braided piezoelectric element 1. Was confirmed. Further, the noise signal in a stationary state was 25 mV, the S / N ratio was 4, and the noise signal was not sufficiently suppressed.

(比較例2)
組紐状圧電素子202中の信号用金属製端子が固定された日本圧着端子製造(株)製SHコネクタハウジングを、日本圧着端子製造(株)製SHコネクタベース2Pに接続し、信号用金属製端子をオシロスコープ(横河電機(株)製デジタルオシロスコープDL6000シリーズ商品名『DL6000』)に配線を介して1000倍増幅回路を経由して接続したところ、静置下でのノイズ信号は1000mVであった。組紐状圧電素子202を90度折り曲げたがノイズ信号が大きく、折り曲げに由来する電気信号を判別することができなかった。また、信号用金属製端子の把持部分の端において、鞘部の組織が解けて芯部から離れた圧電性繊維は0%であった。
(Comparative Example 2)
The SH connector housing manufactured by Japan Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd., to which the signal metal terminal in the braided piezoelectric element 202 is fixed, is connected to the SH connector base 2P manufactured by Japan Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd. Connected to an oscilloscope (digital oscilloscope DL6000 series product name “DL6000” manufactured by Yokogawa Electric Corporation) via a 1000-times amplification circuit via wiring, the noise signal in a stationary state was 1000 mV. The braided piezoelectric element 202 was bent 90 degrees, but the noise signal was large and the electric signal derived from the bending could not be determined. In addition, at the end of the gripping portion of the signal metal terminal, the piezoelectric fiber that was separated from the core portion by unraveling the tissue of the sheath portion was 0%.

A 圧電性繊維
B 導電性繊維
1 組紐状圧電素子
2 鞘部
3 芯部
4 導電層
6 導電性繊維
7 布帛状圧電素子
8 布帛
9 絶縁性繊維
10 導電性繊維
11 デバイス
12 圧電素子
13 増幅手段
14 出力手段
15 送信手段
CL 繊維軸
α 巻きつけ角度
100 平織物
DESCRIPTION OF SYMBOLS A Piezoelectric fiber B Conductive fiber 1 Braided piezoelectric element 2 Sheath part 3 Core part 4 Conductive layer 6 Conductive fiber 7 Fabric-like piezoelectric element 8 Fabric 9 Insulating fiber 10 Conductive fiber 11 Device 12 Piezoelectric element 13 Amplifying means 14 Output means 15 Transmission means CL Fiber axis α Wrapping angle 100 Plain fabric

Claims (16)

導電性繊維で形成された芯部と、
該芯部を被覆するように組紐状の圧電性繊維で形成された鞘部と、
該鞘部の周囲に設けられた導電層と、
を備えた圧電素子であって、該芯部に接続固定された信号用金属製端子と、該導電層に接続固定されたシールド用金属製端子とをさらに備え、該信号用金属製端子と該シールド用金属製端子とが絶縁体を介して互いに固定された、圧電素子。
A core formed of conductive fibers;
A sheath formed of braided piezoelectric fibers so as to cover the core,
A conductive layer provided around the sheath;
A signal metal terminal connected and fixed to the core, and a shield metal terminal connected and fixed to the conductive layer, the signal metal terminal and the A piezoelectric element in which a shield metal terminal is fixed to each other through an insulator.
前記導電層による前記鞘部の被覆率が25%以上である、請求項1に記載の圧電素子。   The piezoelectric element according to claim 1, wherein a covering ratio of the sheath portion by the conductive layer is 25% or more. 前記導電層が繊維で形成されている、請求項1または2に記載の圧電素子。   The piezoelectric element according to claim 1, wherein the conductive layer is formed of a fiber. 前記シールド用金属製端子が、前記信号用金属製端子を絶縁体を介して覆って保持している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の圧電素子。   The piezoelectric element according to any one of claims 1 to 3, wherein the shield metal terminal covers and holds the signal metal terminal via an insulator. 前記信号用金属製端子は、次のA、Bいずれかの様態で接続固定され、かつ、該信号用金属製端子または該信号用金属製端子に固定された部品により固定された該圧電素子の部分の端部において、該鞘部の組織が解けて該芯部から離れた圧電性繊維が、該鞘部の圧電性繊維全体の20%未満である部分を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の圧電素子。
A)該圧電素子の末端部分を構成する繊維の長さ0.5mm以上の部分を、該信号用金属製端子の一部が把持し、該把持部分または該把持部分から1mm以内の場所において、該圧電素子の芯部と該信号用金属製端子とが直接あるいは導電性材料を介して間接的に電気接続され固定された様態
B)該信号用金属製端子の一部がフォーク状あるいは針状であり、このフォーク状部分または針状部分が該圧電素子の該鞘部に接触しながら該芯部の導電性繊維と直接または導電性材料を介して間接的に接続され、この接続箇所から10mm以内の場所において、該信号用金属製端子の別の部位または該信号用金属製端子に固定された部品により該圧電素子が該信号用金属製端子に固定された様態
The signal metal terminal is connected and fixed in one of the following modes A and B, and the piezoelectric element fixed by the signal metal terminal or a component fixed to the signal metal terminal. 5. The piezoelectric fiber according to any one of claims 1 to 4, wherein at the end of the portion, the piezoelectric fibers that are untied from the core portion and have a structure that is less than 20% of the total piezoelectric fibers of the sheath portion. The piezoelectric element according to claim 1.
A) Part of the signal metal terminal grips a portion of the fiber constituting the terminal portion of the piezoelectric element having a length of 0.5 mm or more, and the grip portion or a place within 1 mm from the grip portion A state in which the core of the piezoelectric element and the signal metal terminal are electrically connected and fixed directly or indirectly through a conductive material. B) A part of the signal metal terminal is fork-shaped or needle-shaped. The fork-like part or the needle-like part is connected to the conductive fiber of the core part directly or indirectly through a conductive material while being in contact with the sheath part of the piezoelectric element. The piezoelectric element is fixed to the signal metal terminal by another part of the signal metal terminal or a part fixed to the signal metal terminal in a place within
該芯部と該信号用金属製端子との接続部分から5mm以内にある該鞘部の圧電性繊維の一部または全部が繊維形状を失い融着した、請求項1〜5のいずれか一項に記載の圧電素子。   The part or all of the piezoelectric fibers of the sheath within 5 mm from the connecting portion between the core and the signal metal terminal loses the fiber shape and is fused. The piezoelectric element described in 1. 該鞘部の表面にはんだまたは導電ペーストからなる、該芯部と電気的に接続された導電性材料を備えており、該鞘部の表面に備えられた該導電性材料と該信号用金属製端子とが接触することで該芯部と該信号用金属製端子とが間接的に電気接続されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の圧電素子。   A conductive material made of solder or conductive paste and electrically connected to the core portion is provided on the surface of the sheath portion, and the conductive material provided on the surface of the sheath portion and the signal metal The piezoelectric element according to any one of claims 1 to 6, wherein the core and the signal metal terminal are indirectly electrically connected by contact with the terminal. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の圧電素子を含む布帛を備える圧電素子において、該信号用金属製端子あるいはシールド用金属製端子が該圧電素子に固定された部分から長さ10mm以内の範囲において、該圧電素子の少なくとも一部が布帛状基材に固定された、圧電素子。   In a piezoelectric element provided with the cloth containing the piezoelectric element as described in any one of Claims 1-7, within 10 mm in length from the part by which this metal terminal for signals or the metal terminal for shielding was fixed to this piezoelectric element In the range described above, a piezoelectric element in which at least a part of the piezoelectric element is fixed to a fabric-like substrate. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の圧電素子が、2本以上、略平行に配置され、それぞれの圧電素子に接続された2つ以上の信号用金属製端子が1つのコネクタハウジングにまとめられ、一括して別のコネクタと接続可能にされている、請求項1〜8のいずれか一項に記載の圧電素子。   Two or more piezoelectric elements according to any one of claims 1 to 7 are arranged substantially in parallel, and two or more signal metal terminals connected to the respective piezoelectric elements are provided in one connector housing. The piezoelectric element as described in any one of Claims 1-8 collectively and connectable with another connector collectively. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の圧電素子が、織布あるいは編地を構成する糸の一部として2本以上略平行に配置された、請求項9に記載の圧電素子。   The piezoelectric element according to claim 9, wherein two or more of the piezoelectric elements according to claim 1 are arranged substantially in parallel as part of a yarn constituting a woven fabric or a knitted fabric. 圧電性繊維が主成分としてポリ乳酸を含み、
前記導電性繊維に対する前記圧電性繊維の巻きつけ角度は15°以上、75°以下である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の圧電素子。
The piezoelectric fiber contains polylactic acid as a main component,
The piezoelectric element according to any one of claims 1 to 10, wherein a winding angle of the piezoelectric fiber with respect to the conductive fiber is 15 ° or more and 75 ° or less.
前記圧電性繊維の総繊度は、前記導電性繊維の総繊度の1倍以上、20倍以下である、
請求項1〜11のいずれか一項に記載の圧電素子。
The total fineness of the piezoelectric fiber is 1 to 20 times the total fineness of the conductive fiber,
The piezoelectric element as described in any one of Claims 1-11.
前記圧電性繊維の一本あたり繊度は、前記導電性繊維の総繊度の1/20倍以上、2倍以下である、請求項1〜12のいずれか一項に記載の圧電素子。   The piezoelectric element according to any one of claims 1 to 12, wherein a fineness per one of the piezoelectric fibers is 1/20 or more and 2 or less of a total fineness of the conductive fibers. 前記圧電素子の少なくとも一部と交差して接触する導電性繊維を更に含む、請求項8〜10のいずれか一項に記載の圧電素子。   The piezoelectric element according to any one of claims 8 to 10, further comprising a conductive fiber that intersects and contacts at least a part of the piezoelectric element. 前記導電性繊維が、前記圧電素子と交差する繊維のうちの30%以上を構成する、請求項14に記載の圧電素子。   The piezoelectric element according to claim 14, wherein the conductive fiber constitutes 30% or more of fibers intersecting the piezoelectric element. 請求項1〜15のいずれか一項に記載の圧電素子と、
印加された圧力に応じて前記圧電素子から出力される電気信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段で増幅された電気信号を出力する出力手段と、
を備えるデバイス。
The piezoelectric element according to any one of claims 1 to 15,
Amplifying means for amplifying an electric signal output from the piezoelectric element in accordance with an applied pressure;
Output means for outputting the electrical signal amplified by the amplification means;
A device comprising:
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