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JP2021095648A - Isolated motion identification device and sensing system of loading stimulus having the same, and learned model and estimation system related thereto - Google Patents

Isolated motion identification device and sensing system of loading stimulus having the same, and learned model and estimation system related thereto Download PDF

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JP2021095648A
JP2021095648A JP2019226022A JP2019226022A JP2021095648A JP 2021095648 A JP2021095648 A JP 2021095648A JP 2019226022 A JP2019226022 A JP 2019226022A JP 2019226022 A JP2019226022 A JP 2019226022A JP 2021095648 A JP2021095648 A JP 2021095648A
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JP
Japan
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identification element
movement
type
motion
separation
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Application number
JP2019226022A
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Japanese (ja)
Inventor
鳥光 慶一
Keiichi Torimitsu
慶一 鳥光
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Individual
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Abstract

To build a sensing system of an isolated motion by using a material of which the capacitance is varied by an approach of a target.SOLUTION: There is provided a sensing system which uses a computer 14 capable of monitoring an isolated motion by utilizing an electric signal generated corresponding to a motion of a target via an isolated motion identification device including portions 11, 12 consisting of substrates with a conductive polymer or carbons attached thereto and generating the electric signal corresponding to the motion of the target not in contact with the portions from the portions.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、動作センサと、これを用いるセンシング手段、さらにこれらに関連する学習済みモデルと推測手段に関する発明である。 The present invention relates to an motion sensor, a sensing means using the motion sensor, and a trained model and a guessing means related thereto.

防犯等の目的から、監視している空間内で動く人間を察知することができる熱線センサ(人感センサ)、赤外線ビームの遮断により侵入者等を察知することができる赤外線ビームセンサ、カメラからの入力画像に対して画像認識技術を用いて人間の動き等を察知できるスマートセンサ等が提供されている。 For the purpose of crime prevention, etc., a heat ray sensor (human sensor) that can detect a person moving in the monitored space, an infrared beam sensor that can detect an intruder by blocking the infrared beam, and a camera Smart sensors and the like that can detect human movements and the like by using image recognition technology for input images are provided.

このような中で、PEDOT−pTS(poly(3,4-ethylene-dioxythiophene)-p-toluenesulfonate)は、導電性高分子の中でも、導電性能が高いことが知られている。そしてその一方で、PEDOT−pTSを付着させることができる基材の種類は限定されている。本発明者らは、PEDOT−pTSを付着させる基材として絹を用いる発明を行い、既に特許出願を行った(特許文献1、特許文献2)。 Under these circumstances, PEDOT-pTS (poly (3,4-ethylene-dioxythiophene) -p-toluenesulfonate) is known to have high conductive performance among conductive polymers. On the other hand, the types of base materials to which PEDOT-pTS can be attached are limited. The present inventors have invented an invention using silk as a base material to which PEDOT-pTS is attached, and have already filed a patent application (Patent Document 1 and Patent Document 2).

また、PEDOT−PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-polystyrenesulfonate)も、所定の性能を有する導電性高分子として知られている(特許文献3、特許文献4)。 PEDOT-PSS (Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -polystyrene sulfonate) is also known as a conductive polymer having predetermined performance (Patent Documents 3 and 4).

WO2016/148249号 国際公開パンフレットWO2016 / 148249 International Pamphlet WO2016/031872号 国際公開パンフレットWO2016 / 031872 International Pamphlet WO2013/073673号 国際公開パンフレットWO2013 / 0737673 International Pamphlet 特開2014−108134号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-108134 特開平9−119033号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-11903 特公昭47−14043号公報Special Publication No. 47-14043 特許第3190314号公報Japanese Patent No. 3190314 特開2016−23389号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-23389 特公昭37−16853号公報Tokukousho 37-16853

「やさしい産業上繊維の基礎知識」(加藤哲也、向山泰司著、日刊工業新聞社:2011.1.28発行)、第11頁"Basic knowledge of easy industrial textiles" (written by Tetsuya Kato and Yasushi Mukaiyama, published by Nikkan Kogyo Shimbun: 2011.1.28), p. 11

上記の絹を基材として用いたPEDOT−pTSを付着させた材料は、この導電性高分子の付着容易性と優れた導電性能と共に、生体に対する親和性に優れており、非常に有望な材料であることが見出された。そして、さらにPEDOT−pTSやPEDOT−PSSを付着させた基材の具体的な用途の検討を行った。 The material to which PEDOT-pTS using the above silk as a base material is attached is a very promising material because it has excellent affinity for living organisms as well as easy adhesion of this conductive polymer and excellent conductive performance. It was found that there is. Then, the specific use of the base material to which PEDOT-pTS and PEDOT-PSS were attached was further examined.

その結果、基材に導電性高分子や炭類を付着させた材料が、対象の静電気を感知することが可能であり、動作センサの用途に非常に適していることを見出し、本発明を完成した。 As a result, it was found that a material in which a conductive polymer or carbonaceous material is attached to a base material can detect static electricity of a target and is very suitable for an operation sensor application, and completed the present invention. did.

本発明は第1に、基材の全部又は一部に、導電性高分子若しくは炭類が付着している部分を含んでおり、上記部分と非接触状態の対象の動きに応じた電気シグナルを上記部分から生ずる、離隔動作識別素子(以下、本発明の素子ともいう)を提供する。 First, the present invention includes a portion to which a conductive polymer or carbonaceous material is attached to all or a part of the base material, and an electric signal corresponding to the movement of the object in a non-contact state with the portion is generated. Provided is a separation motion identification element (hereinafter, also referred to as an element of the present invention) generated from the above portion.

「離隔動作識別素子」とは、非接触状態の動きを当該センサ素子における電気特性値の変動により識別する素子である。電気特性値としては、電気抵抗値又は静電容量値が好適であり、静電容量値が最も好適である。 The "separation motion identification element" is an element that discriminates the movement in a non-contact state by the fluctuation of the electrical characteristic value in the sensor element. As the electrical characteristic value, the electric resistance value or the capacitance value is preferable, and the capacitance value is the most suitable.

「非接触状態」とは、素子と動きの主体の間に何らかの隔たりがある、という意味である。離隔動作識別素子は、動きの主体(対象)から離れたところに、1個又は2個以上のセンサ素子を置いて、例えば、隔たりが空間の場合には対象の接近により、センサ素子と当該対象の間に新たな電界が生じ、これが対象の動きに応じて変化することにより、センサの静電容量値が変動する。また、隔たりがヒトの皮膚と筋肉の場合(例えば、皮膚上に当該素子を載置して、血流の変化を検出対象とする場合)には、当該センサ素子と皮膚との間に絶縁体を介在させることにより、血流の拍動による変化に応じた、当該センサ素子における静電容量の変化を検出することにより、血流の変化を把握することが可能である。 The "non-contact state" means that there is some distance between the element and the subject of movement. In the separation motion identification element, one or two or more sensor elements are placed away from the subject (object) of the movement. For example, when the distance is a space, the sensor element and the object are approached by approaching the object. A new electric field is generated between the two, and this changes according to the movement of the object, so that the capacitance value of the sensor fluctuates. In addition, when the distance is between human skin and muscle (for example, when the element is placed on the skin and a change in blood flow is to be detected), an insulator is provided between the sensor element and the skin. It is possible to grasp the change in blood flow by detecting the change in capacitance in the sensor element according to the change due to the pulsation of blood flow.

本発明の素子のセンサ素子部分に係わる基材は、紙を含有する素材の部材であることが好適である。一般的に紙を含有する素材は静電容量が大きいので、離隔動作識別センサ素子の素材として適している場合が多い。紙を含有する素材としては、和紙が好適である。紙を含有する素材の部材は、展開された形状が略二次元形状(シート状、フィルム状、編物、織物を含む)であることが好適である。また、上記基材の素材は、紙を含有する素材以外にも、絹繊維、ポリアミド(ナイロン)繊維、ポリエステル繊維等を用いることも可能である。さらに、単層のみならず多層とすることもできる。これらの素材の場合も、展開された形状が略二次元形状(シート状、フィルム状、編物、織物を含む)であることが好適である。また、基材が編物又は織物の場合、少なくともその一部を構成する糸が、導電性高分子若しくは炭類が付着している上撚りされた糸又は仮撚糸である場合が含まれる。基材が、展開された形状が略二次元形状の場合、導電性高分子若しくは炭類が上記二次元平面の少なくとも一方に付着している。 The base material related to the sensor element portion of the element of the present invention is preferably a member of a material containing paper. In general, a material containing paper has a large capacitance, so that it is often suitable as a material for a separation motion identification sensor element. Japanese paper is suitable as the material containing paper. It is preferable that the member of the material containing paper has a substantially two-dimensional shape (including a sheet shape, a film shape, a knitted fabric, and a woven fabric) in a developed shape. Further, as the material of the base material, silk fiber, polyamide (nylon) fiber, polyester fiber and the like can be used in addition to the material containing paper. Further, not only a single layer but also a multi-layer can be used. Also in the case of these materials, it is preferable that the developed shape is a substantially two-dimensional shape (including a sheet shape, a film shape, a knitted fabric, and a woven fabric). Further, when the base material is a knitted fabric or a woven fabric, the yarn constituting at least a part thereof may be a top-twisted yarn or a false-twisted yarn to which a conductive polymer or charcoal is attached. When the developed shape of the base material is substantially two-dimensional, the conductive polymer or charcoal is attached to at least one of the two-dimensional planes.

本発明の素子の非実質部分、例えば、導電材、絶縁材、導電コネクタ、センサ素子を覆うためのカバー材、センサ素子を別の対象に付着させるための接着材、センサ素子を保護するためのクッション材や充填材等も、本発明の素子に含まれる。 Non-substantial parts of the element of the present invention, for example, a conductive material, an insulating material, a conductive connector, a cover material for covering the sensor element, an adhesive material for attaching the sensor element to another object, and for protecting the sensor element. Cushioning materials, fillers, and the like are also included in the elements of the present invention.

本発明の素子は、その2チャンネル単位以上が、導電性高分子若しくは炭類が付着している部分同士が空間を隔てて互いに向かい合って備えられ、上記空間における対象の動きに応じて生ずる電気シグナルを発信するようにすることが好適である。また、基材に付着させる導電性高分子として、PEDOT−pTS(poly(3,4-ethylene-dioxythiophene)-p-toluenesulfonate)、又は、PEDOT−PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-polystyrenesulfonate)が好適である。 The element of the present invention is provided with two or more channel units facing each other with conductive polymers or carbon atoms attached to each other across a space, and an electric signal generated in response to the movement of an object in the space. It is preferable to transmit. Further, as a conductive polymer to be attached to the substrate, PEDOT-pTS (poly (3,4-ethylene-dioxythiophene) -p-toluenesulfonate) or PEDOT-PSS (Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -polystyrenesulfonate) Is preferable.

離隔動作識別素子の数としての「チャンネル単位」は、単一の電気シグナルを発信するチャンネルの数であり、用いられる離隔動作識別センサ素子の数と一致する。 The "channel unit" as the number of separation motion identification elements is the number of channels that emit a single electrical signal and is consistent with the number of separation motion identification sensor elements used.

導電性高分子若しくは炭類が付着している材料と電気的に接続された電圧印加部及び信号変換部を備え、上記信号変換部は上記電圧印加部において印加された電圧の、空間を隔てて存在する対象の動きに基づく変化による所定の電気シグナルを離隔動作識別素子のチャンネル単位毎に生成させる態様であることが好適であり、前記所定の電気シグナルは、電気容量値又は電気抵抗値の経時的な変化であることが好適である。 It is provided with a voltage application unit and a signal conversion unit that are electrically connected to a material to which a conductive polymer or charcoal is attached, and the signal conversion unit is separated by a space for the voltage applied in the voltage application unit. It is preferable that a predetermined electric signal due to a change based on the movement of an existing object is generated for each channel of the separation operation identification element, and the predetermined electric signal is the electric capacity value or the electric resistance value with time. It is preferable that the change is specific.

第2に、本発明の素子から得られた電気シグナルのデータから、上記離隔動作素子から離隔動作識別素子のチャンネル単位毎に生成された電気シグナルに基づいてコンピュータにおいて抽出させるデータ抽出手段を備え、さらに当該データ抽出手段で抽出された特徴的なデータに基づき、対象の種類、動きの種類、又は、動きの大きさをコンピュータにおいて推定させる推定手段を備えている、センシングシステム(以下、本発明のシステムともいう)を提供する。 Secondly, it is provided with a data extraction means for causing a computer to extract from the electric signal data obtained from the element of the present invention based on the electric signal generated from the separation operation element for each channel of the separation operation identification element. Further, a sensing system (hereinafter referred to as the present invention) provided with an estimation means for estimating the type of object, the type of movement, or the magnitude of movement by a computer based on the characteristic data extracted by the data extraction means. Also called a system).

第3に、本発明のシステムにより推定された、(1)対象の種類、動きの種類、又は、動きの大きさを規定するデータと、(2)電気シグナルのデータの組合せ、を訓練データとするコンピュータにおける教師あり学習により導出される、本発明の素子における、対象の種類、動きの種類、又は、動きの大きさを推測するための学習済みモデル(以下、本発明の学習済みモデルともいう)を提供する。 Thirdly, the training data includes (1) data that defines the type of object, the type of movement, or the magnitude of movement, and (2) a combination of electrical signal data, which is estimated by the system of the present invention. A trained model for estimating the type of object, the type of movement, or the magnitude of movement in the element of the present invention, which is derived by supervised learning in a computer (hereinafter, also referred to as the trained model of the present invention). )I will provide a.

第4に、本発明の学習済みモデルに対し、本発明の素子から得られた電気シグナルのデータが適用されて、対象の種類、動きの種類、又は、動きの大きさがコンピュータにおいて推測される、推測システム(以下、本発明のAI推測システムともいう)を提供する。 Fourth, the electric signal data obtained from the element of the present invention is applied to the trained model of the present invention, and the type of object, the type of movement, or the magnitude of movement is estimated by a computer. , A guessing system (hereinafter, also referred to as an AI guessing system of the present invention) is provided.

第5に、本発明の素子において得られた電気シグナルのデータから、対象の種類、動きの種類、又は、動きの大きさに関連付けられた特徴がコンピュータにおいて抽出され、この推定された対象の種類、動きの種類、又は、動きの大きさを規定するデータと、これらに対応する上記電気シグナルのデータの組合せ、を前記離隔動作識別素子から別個に得られた電気シグナルのデータから、対象の種類、動きの種類、又は、動きの大きさを推測する学習済みモデルを生成するための訓練データとして生産する、訓練データの生産方法(以下、本発明のAIデータ生産方法ともいう)を提供する。 Fifth, from the electrical signal data obtained in the device of the present invention, the type of object, the type of motion, or the feature associated with the magnitude of motion is extracted by a computer, and the estimated type of object is obtained. , The type of motion, or the combination of the data defining the magnitude of motion and the corresponding electrical signal data, from the electrical signal data separately obtained from the separation motion identification element, the type of object. Provided is a method for producing training data (hereinafter, also referred to as the AI data production method of the present invention), which is produced as training data for generating a trained model for estimating the type of movement or the magnitude of movement.

まず本発明に関連する「基材への導電性高分子の付着」に関連して、基材そのものの内容と、特に、当該基材への導電性高分子の代表的な態様であるPEDOT−pTSとPEDOT−PSSの付着について説明する。 First, in relation to "adhesion of the conductive polymer to the base material" related to the present invention, the content of the base material itself and, in particular, PEDOT-, which is a typical embodiment of the conductive polymer on the base material. The adhesion between pTS and PEDOT-PSS will be described.

<基材>
基材の素材は、離隔動作を識別するセンサ素子として用いることが可能な限り特に限定されず、上記の通りに、紙、絹、ポリエステル[PET(ポリエチレンテレフタレート)等]、ポリアミド(ナイロン)、ポリウレタン等を含有する基材が挙げられる。また、基材の形状は、対象の動きを「点」ではなく、「面」で捉えることができることが、本発明の素子の特徴の一つであるから、後述するように、少なくとも1単位25cm2以上の面が、荷重刺激の受容面として存在することが好適であり、この条件が満たされている限り、基材の全体形状は全く限定されない。そして最も典型的な形状として、基材を展開させた形状が略二次元形状であり、導電性高分子又は炭類が当該二次元平面の少なくとも一方に付着している形態が例示される。略二次元形状とは、言い換えれば「薄く広がった形状」であり、シート状やフィルム状を含むものである。
<Base material>
The material of the base material is not particularly limited as long as it can be used as a sensor element for identifying the separation operation, and as described above, paper, silk, polyester [PET (polyethylene terephthalate), etc.], polyamide (nylon), polyurethane. Examples thereof include a base material containing the above. Further, as for the shape of the base material, one of the features of the element of the present invention is that the movement of the object can be captured not by "points" but by "planes". Therefore, as will be described later, at least one unit of 25 cm. It is preferable that two or more surfaces are present as receiving surfaces for load stimuli, and as long as this condition is satisfied, the overall shape of the substrate is not limited at all. And as the most typical shape, the shape in which the base material is developed is a substantially two-dimensional shape, and a form in which a conductive polymer or charcoal is attached to at least one of the two-dimensional planes is exemplified. The substantially two-dimensional shape is, in other words, a "thinly spread shape", and includes a sheet shape and a film shape.

ここで、本発明において好適に選択され得る基材の形態の一つである、編物又は織物について説明し、次いで、本発明において最も好適に選択され得る素材である、「紙を含有する素材」について説明する。 Here, a knitted fabric or a woven fabric, which is one of the forms of a base material that can be preferably selected in the present invention, will be described, and then, a “paper-containing material”, which is a material that can be most preferably selected in the present invention, will be described. Will be described.

(1)編物又は織物
編物又は織物は、単層であっても、複層であってもよい。単層であっても、編み方や織り方により、厚さ方向における糸同士の重なり合いを設けることが可能である。
(1) Knitted fabric or woven fabric The knitted fabric or woven fabric may be a single layer or a multi-layer. Even if it is a single layer, it is possible to provide overlapping threads in the thickness direction depending on the knitting method and the weaving method.

編物(ニット)は、基本的には一本の糸からなる布地であり、糸のループに、糸を次々と引っかけて、連続して形成された糸のループ(編み目)からなる布地である。織物のように、縦糸と横糸は用いない。 A knit is basically a fabric made of a single thread, and is a cloth made of a loop of threads (stitch) formed continuously by hooking threads one after another on a loop of threads. Unlike woven fabrics, warp and weft threads are not used.

本発明において用いられる編物は、特に限定されず、機械編み(横編機、経編機、丸編機、トリコット編機、ラッシェル編機、ミラニーズ編機、ゴム編機、インタロック編機等による)、棒針編み、鉤針編み、アフガン編み等のいずれの編み方で作成されたものであってもよい。編みの組織も限定されず、例えば、平編、鹿の子編、ゴム編、パール編、タック編、移し編、方あぜ編、両あぜ編、両面編、振り編、ペレリン編、浮き編、パイル編、添え糸編、縄編、インターシア、ラップ編、ノンラン組織、鎖編、シングルトリコット編、シングルコード編、シングルアトラス編、二目編、シングルサテン編、シングルベルベット編、プレーントリコット編、ダブルアトラス編、ダブルコード編、ハーフトリコット編、逆ハーフ、クインズコード編、サテントリコット編、ダブルトリコット編、ベルベット編、シェル編、ノップ編、つづれ編、たて糸挿入編、マーキーゼット、落下板組織、ネット編、ミラニーズ編、たてよこ糸挿入編、よこ糸挿入編等が挙げられる。 The knitting machine used in the present invention is not particularly limited, and may be a machine knitting machine (flat knitting machine, warp knitting machine, circular knitting machine, tricot knitting machine, Rachel knitting machine, Milanese knitting machine, rubber knitting machine, interlock knitting machine, etc.). ), Needle knitting, hook needle knitting, Afghan knitting, or any other knitting method may be used. The knitting structure is not limited, for example, flat knitting, Kanoko knitting, rubber knitting, pearl knitting, tack knitting, transfer knitting, hoaze knitting, double knitting, double-sided knitting, swinging knitting, velvet knitting, floating knitting, pile knitting , Splicing thread, rope, intersia, wrap, non-run organization, chain, single tricot, single cord, single atlas, second, single satin, single velvet, plain tricot, double atlas Hen, Double Chord, Half Tricot, Reverse Half, Quinn's Chord, Satin Tricot, Double Tricot, Velvet, Shell, Knop, Twill, Warp Thread Insertion, Marquisette, Falling Board Organization, Net , Mirane's edition, warp weft thread insertion edition, weft thread insertion edition, etc.

織物は、縦糸に横糸を組み合わせて作られる布地である。本発明において用いられる織物の組織は特に限定されない。例えば、平織り、綾織り、朱子織り、の三原組織として用いることができる。さらに、三原組織を変化させ、又は、組み合わせた変化組織であってもよく、一重特別組織や紋織り組織であってもよい。さらに、経二重織物、緯二重織物、経緯二重織物、パイル織物、タオル織物、搦み織物等の多重の織物であってもよい。上記のように多重の織物は、厚さ方向における糸同士の重なり合いを設けることが可能である。 A woven fabric is a fabric made by combining warp threads and weft threads. The structure of the woven fabric used in the present invention is not particularly limited. For example, it can be used as a three-pronged structure of plain weave, twill weave, and satin weave. Further, it may be a changed structure in which the Mihara structure is changed or combined, or it may be a single special structure or a crested structure. Further, it may be a plurality of woven fabrics such as warp double woven fabric, weft double woven fabric, warp and weft double woven fabric, pile woven fabric, towel woven fabric, and swelling woven fabric. As described above, the multiple woven fabrics can be provided with overlapping threads in the thickness direction.

編み目ないし織り目は、離隔動作識別センサ素子として用いる部分は、均等であることが、対象の動きに対して全面等しい感受性を得るために好ましいが、例えば、糸のほつれを防ぐために、必要に応じて閉じ編み(耳)を編物ないし織物において、外縁等に設けることも可能である。また、編み目ないし織り目は、対象の動きに対して適切な感受性を得るために、頻度ないし大きさを調節することができる。 It is preferable that the stitches or weaves used as the separation motion identification sensor element have uniform parts in order to obtain the same sensitivity to the movement of the target, but for example, in order to prevent the yarn from fraying, if necessary. It is also possible to provide closed knitting (ears) on the outer edge or the like in a knitted fabric or woven fabric. Also, the stitches or weaves can be adjusted in frequency or size in order to obtain appropriate sensitivity to the movement of the subject.

編み目の大きさは、特に限定されないが、通常は、10cm幅で100−5目、100−5段(編み目の大きさで1mm2−4cm2)程度である。 The size of the stitches is not particularly limited, but is usually about 100-5 stitches and 100-5 steps (1 mm 2-4 cm 2 in stitch size) with a width of 10 cm.

織り目の大きさは、特に限定されないが、通常は、10cm幅で100−15目(織り目の大きさで1mm2−2.25cm2)程度である。 The size of the weave is not particularly limited, but is usually about 100 to 15 stitches (1 mm 2 to 2.25 cm 2 in the size of the weave) with a width of 10 cm.

(2)紙を含有する基材
ここで説明する「紙を含有する基材」は、上記の編物又は織物を構成する糸が「紙を含有する基材」である場合を含んでいるが、これに限定されるものではない。紙を含有する基材は、本発明が適用される基材として好適である。「編物又は織物」については、上述した通りである。
(2) Paper-containing base material The "paper-containing base material" described here includes the case where the yarn constituting the above-mentioned knitted fabric or woven fabric is a "paper-containing base material". It is not limited to this. A base material containing paper is suitable as a base material to which the present invention is applied. The "knit or woven fabric" is as described above.

「紙を含有する基材」とは、「紙からなる基材」であってもよいし、「紙と紙以外の素材が混じり合っているもの」であってもよい。「紙と紙以外の素材が混じり合っているもの」とは、例えば、紙糸において撚糸によって組み合わされた構成繊維の中に、紙以外の繊維が存在する場合が挙げられ、巻き付け糸の素材が紙のカバーリング糸において、芯糸の素材が紙以外である場合も含まれる。また、基材が布地の場合において、前記紙糸のみで、又は、紙糸と他の種類の糸が組み合わさって、布地、すなわち、編物、織物等を構成する場合も「紙を含有する基材」として挙げられる。「紙を含有する基材」における紙の含有比率は、当該基材全体に対して紙が10質量%以上であり、100質量%であってもよい。特に、紙の存在を強調する場合には、同20質量%以上が好適である。 The "paper-containing base material" may be "a base material made of paper" or "a mixture of paper and a material other than paper". "A mixture of paper and non-paper material" includes, for example, a case where fibers other than paper are present among the constituent fibers combined by twisted yarn in paper yarn, and the material of the wrapping yarn is In the paper covering yarn, the case where the material of the core yarn is other than paper is also included. Further, when the base material is a cloth, the cloth, that is, a knitted fabric, a woven fabric, or the like is also formed by "a group containing paper" only with the paper thread or when the paper thread and another kind of thread are combined to form a cloth. It is mentioned as "material". The content ratio of paper in the "paper-containing base material" is 10% by mass or more of paper with respect to the entire base material, and may be 100% by mass. In particular, when emphasizing the presence of paper, 20% by mass or more is preferable.

このように本発明に適用される「紙」は、植物繊維、さらに必要に応じてその他の繊維を膠着させて製造したものであり、その製造方法は公知であり、植物繊維を叩解等により得て水等に分散させてすき上げ、乾燥させて製造することが基本である。植物繊維としては、綿等の種毛繊維;亜麻、大麻、黄麻、コウゾ、ミツマタ、ガンピ等の靱皮繊維;トウヒ、モミ、マツ、カラマツ等の針葉樹繊維;ポプラ、カバ、ブナ、ヤナギ、ユーカリ、ニレ等の広葉樹繊維;アバカ(マニラ麻)等の葉繊維;稲わら、麦わら等の稲科繊維;その他、エスパルト、アシ、竹、笹、クマザサ等が挙げられる。その他の繊維としては、ナイロン等のポリアミド繊維、PET等のポリエステル繊維、アクリル繊維、アラミド繊維、ポリウレタン繊維、炭素繊維等が挙げられ、その繊維の性質に応じて紙の構成成分として加えられる。また、繊維以外の紙において通常含有されている成分、例えば、タルク、クレー、炭酸カルシウム、二酸化チタン等の填料、糊等も、一体として紙の成分として、本発明では定義する。上記の「紙とは別個に『紙を含有する基材』において質量計算される『紙以外の素材』」は、「一体として構成されている紙」に対して「外的に組み合わされている素材」であり、この「一体として構成されている紙の内部に含有される成分」とは異なる。このように、植物繊維を主体とする紙の構成は、PEDOT−pTSや炭類の付着に適している。 As described above, the "paper" applied to the present invention is produced by adhering plant fibers and other fibers as needed, and the production method thereof is known, and the plant fibers are obtained by beating or the like. It is basically manufactured by dispersing it in water, etc., scooping it up, and drying it. As plant fibers, seed hair fibers such as cotton; bast fibers such as flax, cannabis, jade, kozo, honey, ganpi; coniferous fibers such as tohi, fir, pine, and pine; poplar, hippo, beech, yanagi, eucalyptus, Broadleaf fiber such as nire; leaf fiber such as abaca (manila hemp); rice fiber such as rice straw and straw; other examples include esparto, reed, bamboo, bamboo grass, and kumazasa. Examples of other fibers include polyamide fibers such as nylon, polyester fibers such as PET, acrylic fibers, aramid fibers, polyurethane fibers, and carbon fibers, which are added as constituents of paper depending on the properties of the fibers. In addition, components usually contained in paper other than fibers, such as fillers such as talc, clay, calcium carbonate, and titanium dioxide, glue, and the like are also defined as a component of paper as a whole in the present invention. The above-mentioned "materials other than paper" whose mass is calculated in the "material containing paper" separately from the paper is "externally combined" with respect to the "paper configured as one". It is a "material" and is different from this "component contained inside the paper that is composed as one". As described above, the paper composition mainly composed of plant fibers is suitable for the adhesion of PEDOT-pTS and charcoal.

上記「紙」の中でも、和紙は、使用素材として優れた吸湿性を有しており、さらに構成繊維が長く繊維同士の絡まり状態が適度であるゆえ、PEDOT−pTSや炭類の定着性に優れている。「和紙」とは、実質的に靭皮繊維を構成繊維とする紙である。和紙は、本来、靱皮繊維(上記)を原料とし、ねり(植物粘液)を用いて手すき法によって作られた紙であるが、本発明においては機械すき法によって作られたものも、本発明の「和紙」に含める。また、靭皮繊維と植物性のねり以外の成分、例えば、ねりに代わる化学物質や、他の植物性成分、例えば、クマザサの繊維等が混合しているものも本発明の「和紙」に含める。 Among the above-mentioned "papers", Japanese paper has excellent hygroscopicity as a material to be used, and since the constituent fibers are long and the fibers are appropriately entangled with each other, it is excellent in fixing properties of PEDOT-pTS and charcoal. ing. "Washi" is a paper whose constituent fibers are substantially bast fibers. Washi was originally made from bast fiber (above) as a raw material and by a hand-plow method using a paste (vegetable mucus), but in the present invention, a paper made by a mechanical plow method is also used in the present invention. Included in "Washi". In addition, the "Washi" of the present invention also includes a mixture of bast fibers and components other than vegetable kneading, for example, chemical substances that replace the kneading, and other vegetable components, such as Kumazasa fiber. ..

導電性高分子や炭類を付着させる対象となる基材は、通常認められる、薄く平らな形態(シート状)の紙であってもよいが、糸(紙糸)であってもよい。また、導電性高分子や炭類を付着させた紙糸を基とする布地であってもよい。 The base material to which the conductive polymer or charcoal is attached may be a thin and flat form (sheet-like) paper, which is usually recognized, but may be a thread (paper thread). Further, it may be a cloth based on a paper thread to which a conductive polymer or charcoal is attached.

紙糸は、既に製造されたシート状の紙を細断してスリット化を行い、スリット化された紙の撚糸を行うことによって製造することができる。撚糸の際に、紙以外の繊維又は糸、例えば、絹、レーヨン、綿糸等と交撚することも可能であり、心材として他の種類の糸を用いることも可能であるが、少なくとも糸表面の全面又は一部に紙が露出していることが必要である。上撚糸(後述)は離隔動作識別センサ素子用として好適である。 The paper thread can be produced by cutting the already produced sheet-shaped paper into slits and twisting the slitted paper. At the time of twisting, it is possible to cross-twist with fibers or threads other than paper, for example, silk, rayon, cotton thread, etc., and it is also possible to use other types of threads as the core material, but at least on the surface of the threads. It is necessary that the paper is exposed on all or part of it. The upper twisted yarn (described later) is suitable for a separation operation identification sensor element.

紙糸の太さは特に限定されず、1μm−3mm程度の範囲で必要に応じて選択することができるが、通常は10μm−1mm程度である。 The thickness of the paper thread is not particularly limited and can be selected as needed in the range of about 1 μm-3 mm, but is usually about 10 μm-1 mm.

(3)上撚りされた糸又は仮撚糸
「導電性高分子又は炭類」が付着している上撚りされた糸又は仮撚糸が、全部若しくは一部を構成する糸として用いられている編物又は織物」は、本発明が適用される基材として好適である。「編物又は織物」については、上述した通りである。
(3) Top-twisted yarn or false-twisted yarn Knitted fabric or false-twisted yarn in which the top-twisted yarn or false-twisted yarn to which "conductive polymer or charcoal" is attached is used as a yarn which constitutes all or part of the yarn. "Woven fabric" is suitable as a base material to which the present invention is applied. The "knit or woven fabric" is as described above.

「上撚り」とは、撚糸における「下撚り」(単糸にかかっている撚り)に対応する概念であり、2本以上の単糸を撚り合わせて1本の糸にする場合の撚りのことをいう。本発明の上撚りの対象となる単糸の本数は特に限定されない。2本(双糸)、3本(三子糸)、4本(四子糸)、さらにそれ以上の本数の単糸を用いることができる。単糸における下撚りの有無は、特に限定されず、仮撚糸、押し込み加工糸、特許文献5の絹加工単糸等の加工糸を単糸として用いることも可能であり、「加撚−熱固定−解撚法による加工糸」や、特許文献6の絹加工糸も上撚糸である。上記特許文献5の技術は絹加工単糸に関するものであり、「生糸原糸に対し、含有セリシン残存率が40%以上に維持されるよう規制して柔軟処理を施し、100℃未満の温水に浸漬、または通常の精練、染色工程によって捲縮構造が発現されると共に、伸縮性のあるバルキ−糸となるまでの気乾状態においては集束性が維持されようにした潜在捲縮性生糸。」であり、本発明における上撚糸を構成する単糸として用いることができる。上記特許文献6の技術は、絹上撚加工糸の製造方法であり、「生糸を数本合糸し、精練加工でセリシン90%前後除去した後、加撚し、次いで熱水中で加熱膨張後冷却し、高温高圧によって形体を与え自然乾燥後、解撚し、飽和蒸気で加熱する方法。」であり、本発明における上撚糸として用いることができる。 "Upper twist" is a concept corresponding to "lower twist" (twist applied to a single yarn) in twisted yarn, and is a twist when two or more single yarns are twisted into one yarn. To say. The number of single yarns subject to top twisting of the present invention is not particularly limited. Two (double yarn), three (triple yarn), four (four yarn), and even more single yarns can be used. The presence or absence of lower twist in the single yarn is not particularly limited, and processed yarns such as false twisted yarns, pressed yarns, and silk-processed single yarns of Patent Document 5 can be used as single yarns, and "twisting-heat fixing". -Processed yarn by the untwisting method "and silk processed yarn of Patent Document 6 are also top-twisted yarns. The technique of Patent Document 5 relates to silk-processed single yarn, and "regulates and softens the raw silk yarn so that the residual ratio of sericin contained is maintained at 40% or more, and makes it warm water of less than 100 ° C. Latent crimped raw silk that develops a crimped structure by dipping, normal scouring, and dyeing, and maintains its focusing property in an air-dried state until it becomes a stretchy bulky yarn. " Therefore, it can be used as a single yarn constituting the upper twisted yarn in the present invention. The technique of Patent Document 6 is a method for producing silk top-twisted yarn. “Several raw silks are combined, about 90% of sericin is removed by scouring, then twisted, and then heated and expanded in hot water. It is a method of post-cooling, giving a form by high temperature and high pressure, air-drying, untwisting, and heating with saturated steam. ”It can be used as the upper twisted yarn in the present invention.

また、上撚糸として、片撚糸、諸撚糸、駒撚糸、壁撚糸等を選択可能であり、特に限定されないが、一般的には片撚糸、諸撚糸、又は、駒撚糸が好ましい。片撚糸は、本発明では2本以上の単糸を引き揃えて右撚か左撚をかけてなる上撚糸である。諸撚糸は、片撚りのかかった単糸を2本以上引き揃えて、さらに片撚りと反対方向の撚りをかけてなる上撚糸である。駒撚糸は、片撚りのかかった単糸を2本以上引き揃えて、さらに片撚りと反対方向の撚りをかけてなる上撚糸である。これらの3種類の上撚糸は、互いの構成単糸同士が、引っ張り力により側面が接近して、所望する見かけ上の糸断面積を増大させることができる。 Further, as the upper twisted yarn, single-twisted yarn, multi-twisted yarn, piece-twisted yarn, wall-twisted yarn and the like can be selected, and is not particularly limited, but in general, single-twisted yarn, multi-twisted yarn or piece-twisted yarn is preferable. In the present invention, the single-twisted yarn is an upper-twisted yarn obtained by aligning two or more single yarns and twisting them right-handed or left-handed. The double-twisted yarn is an upper-twisted yarn obtained by aligning two or more single yarns that have been single-twisted and further twisting them in the opposite direction to the single-twisted yarn. The piece twisted yarn is an upper twisted yarn formed by pulling two or more single yarns that have been single-twisted and further twisting them in the opposite direction to the single-twisted yarn. In these three types of top-twisted yarns, the side surfaces of the single yarns constituting each other are brought close to each other by a pulling force, and the desired apparent cross-sectional area of the yarn can be increased.

上撚りの撚り数は、撚り数10以上500T/m未満の甘撚であっても、500以上1000T/m未満の中撚であっても、1000以上2500T/m未満の強撚であっても、2500T/m以上の極強撚であってもよい。これらの上撚糸に関する条件を組み合わせて、例えば、伸縮性と弾性回復性(併せてストレッチ性ともいう)が付与された上撚糸とすることが、伝統的な技術を用いることで可能である。例えば、単糸2−3本を極強撚の下撚りを行って作成したチリメン糸に対して、Z撚りとS撚りの糸を2本から数本引き揃えて、これらを甘撚ないし中撚で上撚りをかけて、ストレッチ性の糸を作成することができる。 The number of twists of the upper twist may be a sweet twist of 10 or more and less than 500 T / m, a medium twist of 500 or more and less than 1000 T / m, or a strong twist of 1000 or more and less than 2500 T / m. It may be an extremely strong twist of 2500 T / m or more. It is possible to combine these conditions relating to the upper twisted yarn into, for example, an upper twisted yarn having elasticity and elastic recovery (also referred to as stretchability) by using a traditional technique. For example, for a chirimen yarn made by twisting 2-3 single yarns under extremely strong twist, two to several Z-twisted and S-twisted yarns are aligned, and these are sweet-twisted or medium-twisted. You can make a stretchable yarn by twisting it with.

本発明においては、ポリウレタン等のフィラメント糸を芯糸として、他の単糸を一重又は二重以上に巻き付ける「カバーリング」を上撚りとして含め、これが行われたカバーリング糸も「上撚糸」として含める。例えば、特許文献7の絹加工糸は、「絹糸のらせん状の複数層重ね巻きにより中空状に形成され、重ね合わせた各巻層の巻回方向が交互に逆方向に形成されている絹加工糸」(特許文献7:請求項1)であり、「重ね巻き(カバーリング)の外側の巻き」は上撚りの一態様である。この特許文献7の絹加工糸においては、当該糸の中に形成された中空部分が、引っ張り力により潰れることにより、見かけ上の糸断面積を増大させることができる。 In the present invention, a filament yarn such as polyurethane is used as a core yarn, and a "covering" in which another single yarn is wound in a single layer or double or more is included as an upper twist, and a covering yarn in which this is performed is also referred to as an "upper twist yarn". include. For example, the silk-processed yarn of Patent Document 7 is "a silk-processed yarn formed in a hollow shape by spirally wound multiple layers of silk yarn, and the winding directions of the stacked layers are alternately formed in opposite directions. (Patent Document 7: Claim 1), "the outer winding of the lap winding (covering)" is one aspect of the upper twist. In the silk processed yarn of Patent Document 7, the hollow portion formed in the yarn is crushed by a tensile force, so that the apparent cross-sectional area of the yarn can be increased.

仮撚糸は、仮撚加工糸、仮撚り、嵩高加工糸とも呼ばれるもので、一旦撚りをかけて、これを固定処理し、最後に撚りを解いて作成される加工糸で、糸に二次元的、三次元的な捲縮ひずみが生じているものをいう。絹の仮撚糸の態様として、例えば、特許文献8、9の絹加工糸が挙げられる。仮撚糸の製造方法の一つとして開示されている特許文献8の技術は、「生糸に、絹繊維のセリシンを不溶化させる改質剤を含浸させた後、加撚加工を行い、次いで撚りを固定する熱処理を温度120−140℃で10−30分行なった後、加撚と逆方向へ撚る解撚を行ない、次いで0.6−3.0g/lのタンパク質分解酵素に浸漬して精練し、絹糸に含まれるセリシンを取り除くことを特徴とする捲縮性を有する絹糸の製造方法。」であり、本発明に適用可能な仮撚糸の製造方法として用いることができる。また、特許文献9の技術も仮撚糸の製造方法であり、「生糸を本練して、セリシン80−90%除去後、樹脂加工を施し、糸をS方向もしくはZ方向に弱撚後、さらに同方向に加撚してから、圧蒸して、これを反対方向に撚戻して、無撚の状態よりさらに加撚し、糸を綛状にして不規則なストレッチ性を付与した後、飽和蒸気で加熱してセットしてから、綛状の糸を前加工程における撚方向と反対方向に撚戻して、再度綛状とし、飽和蒸気で蒸熱処理をする方法。」であり、本発明に適用可能な仮撚糸の製造方法として用いることができる。 False-twisted yarns are also called false-twisted yarns, false-twisted yarns, and bulky-processed yarns. They are processed yarns that are twisted once, fixed, and finally untwisted. , A three-dimensional crimp strain is generated. Examples of the mode of false twisted silk include silk processed yarns of Patent Documents 8 and 9. The technique of Patent Document 8 disclosed as one of the methods for producing false-twisted yarn is that "raw silk is impregnated with a modifier that insolubilizes sericin in silk fibers, then twisted, and then the twist is fixed. After performing the heat treatment at a temperature of 120-140 ° C. for 10-30 minutes, twisting is performed in the opposite direction to the twisting, and then the silk is immersed in 0.6-3.0 g / l of proteolytic enzyme for scouring. , A method for producing a silk thread having a crimping property, which is characterized by removing sericin contained in the silk thread. ”, And can be used as a method for producing a false twisted yarn applicable to the present invention. Further, the technique of Patent Document 9 is also a method for producing false twisted yarn, which is "mainly kneading raw silk, removing 80-90% of sericin, subjecting resin processing, weakly twisting the yarn in the S direction or Z direction, and then further. After twisting in the same direction, steaming is performed, and this is untwisted in the opposite direction, further twisted from the untwisted state, and the yarn is made into a heddle to give irregular stretchability, and then saturated steam. A method in which the heddle-shaped yarn is untwisted in the direction opposite to the twisting direction in the pre-addition step, re-twisted, and steamed with saturated steam after being set by heating in. ”, And is applied to the present invention. It can be used as a possible method for producing false twisted yarn.

化学繊維の仮撚糸については、例えば、非特許文献1に一般的な技術として開示されている。 False twisted yarns of chemical fibers are disclosed, for example, in Non-Patent Document 1 as a general technique.

上記のように、仮撚糸は、単糸であってもよく、当該単糸を構成単糸の全部又は一部とする上撚糸であってもよい。さらに芯糸を用いた壁撚糸様形態やカバーリング糸も、本発明における上撚糸として用いることが可能である。 As described above, the false twisted yarn may be a single yarn, or may be an upper twisted yarn in which the single yarn is all or a part of the constituent single yarn. Further, a wall twisted yarn-like form using a core yarn and a covering yarn can also be used as the upper twisted yarn in the present invention.

「糸」の表面に露出している素材は、導電性高分子や炭類を付着させることが可能であることが必要である。「表面に露出している」とは、例えば、糸の横断面内部を構成して糸の表面には露出しない部分、典型的には芯糸を除外する糸である。当該素材としては、絹繊維、ポリアミド(ナイロン)繊維、ポリエステル繊維、紙繊維等が例示できる。これらの繊維が単独で糸表面を構成してもよいし、複数種類の繊維が組み合わさって糸表面を構成してもよい。 The material exposed on the surface of the "thread" needs to be capable of adhering conductive polymers and charcoal. “Exposed to the surface” is, for example, a yarn that constitutes the inside of the cross section of the yarn and is not exposed to the surface of the yarn, typically excluding the core yarn. Examples of the material include silk fibers, polyamide (nylon) fibers, polyester fibers, and paper fibers. These fibers may form the yarn surface alone, or a plurality of types of fibers may be combined to form the yarn surface.

さらに上記の「編物又は織物の一部を構成する糸として用いられている」とは、導電性高分子や炭類が付着していない糸、あるいは、上撚糸又は仮撚糸以外の導電性高分子や炭類が付着している糸が当該編物又は織物の他部において用いられている場合である。 Further, the above-mentioned "used as a yarn constituting a part of a knitted fabric or a woven fabric" means a yarn to which a conductive polymer or charcoal is not attached, or a conductive polymer other than a top-twisted yarn or a false-twisted yarn. This is the case when the yarn to which the charcoal is attached is used in another part of the knitted fabric or the woven fabric.

<基材へのPEDOT−pTSの付着>
PEDOT−pTS(poly(3,4-ethylene-dioxythiophene)-p-toluenesulfonate)は、pTS(p-toluenesulfonate)とEDOT(3,4-ethylenedioxythiophene)を重合反応させて形成される導電性高分子であり、例えば、第1の付着方法として、酸化成分とpTSを含有する有機溶媒性溶液と、EDOTの混合液の、紙を含有する基材(主にはシート状の紙又は紙糸)への接触による付着を浸漬又は印刷等にて行い、その後に重合促進処理を当該接触箇所に施すことにより、PEDOT−pTSの付着を行うことができる(特許文献1に開示された方法又はその変法)。第2の付着方法として、(a)酸化成分とpTSとを含むpTS溶液を、紙を含有する基材(主にはシート状の紙又は紙糸)に付着させる付着工程、(b)付着工程(a)において酸化成分とpTSを付着させた前記基材に、さらにEDOTを付着させて、これらにおいてPEDOT−pTSを生成する重合反応を進行させることにより、PEDOT−pTSの付着を行うことができる(第2の付着方法:特許文献2に開示された方法)。第1の付着方法、第2の付着方法共に、紙を含有する基材、絹、PET(ポリエチレンテレフタレート)繊維等のポリエステル繊維、ポリアミド(ナイロン)繊維、ポリウレタン繊維等に対しても用いることができる。また、絹の構成成分であるセリシンが被覆されたもの(特開2003−171874号公報)にも用いることができる。
<Adhesion of PEDOT-pTS to the substrate>
PEDOT-pTS (poly (3,4-ethylene-dioxythiophene) -p-toluenesulfonate) is a conductive polymer formed by polymerizing pTS (p-toluenesulfonate) and EDT (3,4-ethylenedioxythiophene). For example, as a first attachment method, contact of an organic solvent solution containing an oxidizing component and pTS and a mixed solution of PEDOT with a base material containing paper (mainly sheet-shaped paper or paper thread). PEDOT-pTS can be attached by dipping or printing, and then applying a polymerization promoting treatment to the contact portion (the method disclosed in Patent Document 1 or a modified method thereof). As a second attachment method, (a) an attachment step of attaching a pTS solution containing an oxidizing component and pTS to a base material (mainly sheet-shaped paper or paper thread) containing paper, and (b) an attachment step. PEDOT-pTS can be adhered by further adhering PEDOT to the base material to which the oxidizing component and pTS are adhered in (a) and advancing the polymerization reaction for producing PEDOT-pTS in these. (Second attachment method: the method disclosed in Patent Document 2). Both the first attachment method and the second attachment method can be used for a base material containing paper, polyester fibers such as silk and PET (polyethylene terephthalate) fibers, polyamide (nylon) fibers, polyurethane fibers and the like. .. It can also be used for those coated with sericin, which is a constituent of silk (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-171874).

(1)PEDOT−pTSの第1の付着方法
第1の付着方法において、pTS溶液とEDOTを混合することにより、EDOTの重合反応がpTS−EDOT混合液中において進行し、高分子ポリマーであるPEDOT−pTSが形成される。この重合反応は、下記式に従い、温度上昇に従って重合速度は大きくなり、冷蔵庫レベルの低温で保存すれば重合速度を低下させて、付着工程の時間確保に資することができる。酸化成分としてFe3+が例示されているが、これに限定されるものではない。
(1) First attachment method of PEDOT-pTS In the first attachment method, by mixing the pTS solution and EDOT, the polymerization reaction of PEDOT proceeds in the pTS-EDOT mixed solution, and PEDOT which is a high polymer polymer. -PTS is formed. According to the following formula, the polymerization rate of this polymerization reaction increases as the temperature rises, and if it is stored at a low temperature at the refrigerator level, the polymerization rate can be lowered, which can contribute to securing the time for the adhesion step. Fe 3+ is exemplified as an oxidizing component, but the present invention is not limited to this.

Figure 2021095648
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第1の付着方法において「その後に」とは、pTS−EDOT混合液が基材に接触するタイミングに関連させた「同時以後」のタイミングで重合促進処理を行うことを意味する。具体的には、両タイミングは事実上同時であっても良く、pTS−EDOT混合液が基材に接触するタイミングからタイムラグを設けて、重合促進処理を行っても良い。また、例えば基材において重合促進処理を行う状態を継続的に保ちつつ、その上にpTS−EDOT混合液の接触を行い、当該タイムラグを実質的に設けない態様も、第1の付着方法における「その後」に含まれる。第1の付着方法におけるpTS溶液とEDOTの混合比は、容積比でpTS溶液:EDOT=10:1−100:1、好適には20:1−40:1である。 In the first attachment method, “after” means that the polymerization promotion treatment is performed at the “simultaneous or later” timing related to the timing at which the pTS-EDOT mixed solution comes into contact with the substrate. Specifically, both timings may be substantially the same, and the polymerization promotion treatment may be performed by providing a time lag from the timing when the pTS-EDOT mixed solution comes into contact with the substrate. Further, for example, an embodiment in which the pTS-EDOT mixture is brought into contact with the substrate while the polymerization promoting treatment is continuously performed on the substrate and the time lag is substantially not provided is also described in the first adhesion method. Then included. The mixing ratio of the pTS solution and the EDOT in the first attachment method is pTS solution: EDOT = 10: 1-100: 1, preferably 20: 1-40: 1 in terms of volume ratio.

pTSは、パラトルエンスルホン酸化合物(パラトルエンスルホン酸(トシル酸)との塩やエステル)として知られており、市販もなされている。pTS溶液の溶媒となり得る有機溶媒は、pTSと酸化成分等を溶解することが可能であり、かつ、好適には水性溶媒との相溶性が良好であるものである。具体的には、炭素原子数が1−6の1価の低級アルコール、具体的には、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ペンタノール、又は、ヘキサノールが挙げられる。これらの1価の低級アルコールを構成する炭素原子の骨格は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよく、1種のみならず2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、適宜水で希釈して用いてもよい。これらの中で、炭素原子数が1−4の1価の低級アルコール、具体的には、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、又は、ブタノール、がpTS溶液の有機溶媒として好適である。 pTS is known as a paratoluenesulfonic acid compound (salt or ester with paratoluenesulfonic acid (tosilic acid)) and is also commercially available. The organic solvent that can serve as the solvent for the pTS solution is one that can dissolve the pTS and the oxidizing component and the like, and preferably has good compatibility with the aqueous solvent. Specific examples thereof include monohydric lower alcohols having 1-6 carbon atoms, specific examples thereof include methanol, ethanol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, butanol, pentanol, and hexanol. The skeleton of the carbon atom constituting these monohydric lower alcohols may be linear, branched or cyclic, and not only one type but also two or more types may be used in combination. Alternatively, it may be appropriately diluted with water before use. Among these, monohydric lower alcohols having 1-4 carbon atoms, specifically methanol, ethanol, propyl alcohols, isopropyl alcohols, or butanol, are suitable as organic solvents for pTS solutions.

pTS溶液中に含有させる酸化成分は、pTS−EDOT混合液におけるPEDOT−pTSへの重合反応を活性化することが可能である限り特に限定されず、遷移元素、ハロゲン等が例示される。 The oxidizing component contained in the pTS solution is not particularly limited as long as it can activate the polymerization reaction to PEDOT-pTS in the pTS-EDOT mixed solution, and transition elements, halogens and the like are exemplified.

遷移元素としては、鉄、チタン、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、亜鉛等の第一遷移元素;モリブデン、銀、ジルコニウム、カドミウム等の第二遷移元素;セリウム、白金、金等の第三遷移元素が例示される。これらの遷移元素は、金属単体としても、金属塩として用いてもよい。これらの中でも、鉄、亜鉛等の第一遷移元素を用いることが好適である。 The transition elements include first transition elements such as iron, titanium, chromium, manganese, cobalt, nickel and zinc; second transition elements such as molybdenum, silver, zirconium and cadmium; and third transition elements such as cerium, platinum and gold. Is exemplified. These transition elements may be used as a simple substance of a metal or as a metal salt. Among these, it is preferable to use a first transition element such as iron or zinc.

pTS溶液中の酸化成分の含有量は、用いる酸化成分の種類によっても異なり、上記の重合反応を活性化できる量であれば特に限定されない。例えば、第二鉄イオン(Fe3+)であれば、塩化第二鉄として、当該溶液に対して1−10質量%であることが好適であり、特に好適には3−7質量%である。この含有量が多すぎると重合反応の進行は速いが、後工程での鉄の除去が困難になり、少ないと重合反応の進行が遅くなる。 The content of the oxidizing component in the pTS solution varies depending on the type of the oxidizing component used, and is not particularly limited as long as it can activate the above-mentioned polymerization reaction. For example, in the case of ferric ion (Fe 3+ ), the ferric chloride is preferably 1-10% by mass, particularly preferably 3-7% by mass, based on the solution. .. If this content is too large, the polymerization reaction proceeds quickly, but it becomes difficult to remove iron in a subsequent step, and if it is too small, the polymerization reaction proceeds slowly.

pTS溶液中のドーパントとして働くpTSの含有量は、当該溶液に対して0.1−10質量%が好適であり、さらに好適には0.15−7質量%、特に好適には1−6質量%、最も好適には2−5質量%である。 The content of pTS acting as a dopant in the pTS solution is preferably 0.1-10% by mass, more preferably 0.15-7% by mass, and particularly preferably 1-6% by mass with respect to the solution. %, Most preferably 2-5% by mass.

EDOTは、3,4−エチレンジオキシチオフェンとして公知であり、市販もなされている。EDOTは、常温で液体で、かつ、水溶性であり、適宜水等の水性溶媒に希釈して用いることも可能である。 EDOT is known as 3,4-ethylenedioxythiophene and is also commercially available. EDOT is liquid at room temperature and water-soluble, and can be appropriately diluted with an aqueous solvent such as water before use.

pTS溶液に、pTS−EDOT混合液の紙を含有する基材への付着性と、出来上がった材料における導電性能を実質的に損なわない等、本発明の効果を量的又は質的に損なわない限り、他の成分を必要に応じて配合することができる。 Unless the effect of the present invention is quantitatively or qualitatively impaired, such as the adhesion of the pTS-EDOT mixture to the paper containing the pTS solution and the conductive performance of the finished material, which are not substantially impaired. , Other ingredients can be blended as needed.

当該他の成分としては、例えば、グリセロール、ポリエチレングリコール−ポリプレングリコールポリマー、エチレングリコール、ソルビトール、スフィンゴシン、及び、フォスファチジルコリン、好ましくはグリセロール、ポリエチレングリコール−ポリプレングリコールポリマー、及び、ソルビトール、からなる1種又は2種以上が挙げられる。 Examples of the other component include glycerol, polyethylene glycol-polyprene glycol polymer, ethylene glycol, sorbitol, sphingosine, and phosphatidylcholine, preferably glycerol, polyethylene glycol-polyprene glycol polymer, and sorbitol. 1 type or 2 or more types are mentioned.

その他、第4級アルキルアンモニウム塩、ハロゲン化アルキルピリジニウム等のカチオン性界面活性剤;アルキル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、脂肪酸塩等のアニオン性界面活性剤;ポリオキシエチレン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等の非イオン性界面活性剤;キトサン、キチン、グルコース、アミノグリカン等の天然多糖類;糖アルコール、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。 Other cationic surfactants such as quaternary alkylammonium salts and alkylpyridinium halides; anionic surfactants such as alkylsulfates, alkylbenzenesulfonates, alkylsulfosuccinates and fatty acid salts; polyoxyethylene, poly Nonionic surfactants such as oxyethylene alkyl ethers; natural polysaccharides such as chitosan, chitin, glucose and aminoglycans; sugar alcohols, dimethylsulfoxide and the like.

室温において、pTS−EDOT混合液では上記重合反応による液のゲル化が進行する。そのために、基材に付着した余分なゲル化ポリマーを除去する工程を、当該混合液との接触後に行うことが好ましい。例えば、当該混合液から分離した基材を、振動、送風、ローラーとの接触等の物理的な手段により除くことができる。重合反応を行った後に、この余分なゲル化ポリマーの除去工程を行わない場合は、当該混合液の調製後、基材と混合液との接触を短時間で行うこと、及び、混合液の調製後短時間で当該接触を行うべきとの制約が生じる。具体的には、pTS−EDOT混合液の調製後5分以内、さらに好ましくは1分以内に上記接触による付着を完了すべきである。上記の余分なゲル化ポリマーの除去工程を行う場合には、室温下であってもこの接触による付着工程の時間的な制約は事実上認められず、pTS−EDOT混合液の調製後、好適には10分以上、さらに好適には15分以上の付着工程時間を取って、基材に対するPEDOT−pTSの付着を十分なものとすることが可能である。40分以上の付着工程の時間を取っても、ゲル化の進行により、長時間の工程に見合った付着促進効果は認められない。 At room temperature, in the pTS-EDOT mixed solution, gelation of the solution by the above polymerization reaction proceeds. Therefore, it is preferable to perform the step of removing the excess gelled polymer adhering to the substrate after the contact with the mixture. For example, the base material separated from the mixed solution can be removed by physical means such as vibration, ventilation, and contact with a roller. When the step of removing the excess gelled polymer is not performed after the polymerization reaction is performed, the base material and the mixed solution are contacted in a short time after the preparation of the mixed solution, and the mixed solution is prepared. There is a restriction that the contact should be made in a short time later. Specifically, the adhesion by the above contact should be completed within 5 minutes, more preferably 1 minute after the preparation of the pTS-EDOT mixture. When the above-mentioned step of removing the excess gelled polymer is carried out, the time constraint of the adhesion step due to this contact is practically not recognized even at room temperature, and it is suitable after the preparation of the pTS-EDOT mixed solution. It is possible to allow sufficient adhesion of PEDOT-pTS to the substrate by taking an adhesion step time of 10 minutes or more, more preferably 15 minutes or more. Even if the adhesion step takes 40 minutes or more, the adhesion promoting effect corresponding to the long process is not recognized due to the progress of gelation.

第1の付着方法における接触による付着は、滴下、噴霧、浸漬、転写、又は、塗布により行われることが好適である。 Adhesion by contact in the first adhesion method is preferably performed by dropping, spraying, dipping, transferring, or coating.

第1の付着方法における重合促進処理としては加熱処理が挙げられる。当該加熱処理としては、(α)重合促進部分における50−90℃の放熱体との接触、(β)重合促進部分が50−90℃になるように設定された熱風との接触、(γ)恒温槽等における50−90℃の加熱雰囲気との接触等が挙げられる。 Examples of the polymerization promoting treatment in the first adhesion method include heat treatment. The heat treatment includes (α) contact with a radiator at 50-90 ° C. at the polymerization promoting portion, (β) contact with hot air set at 50-90 ° C. at the polymerization promoting portion, and (γ). Contact with a heating atmosphere at 50-90 ° C. in a constant temperature bath or the like can be mentioned.

上記(α)の50−90℃の放熱体の接触は、3−10分間の加熱時間が好適であり、特に好適には3−6分間であり、最も好適には4−6分間である。 The contact of the radiator at 50-90 ° C. in (α) is preferably a heating time of 3 to 10 minutes, particularly preferably 3 to 6 minutes, and most preferably 4 to 6 minutes.

上記(β)の重合促進部分が50−90℃になるように設定された熱風との接触である場合は、3−10分が好適であり、特に好適には4−6分である。 When the polymerization promoting portion of (β) is in contact with hot air set to 50-90 ° C., 3-10 minutes is preferable, and 4-6 minutes is particularly preferable.

上記(γ)の50−90℃になるように設定された加熱雰囲気である場合は、3−10分が好適であり、特に好適には4−6分である。 In the case of the heating atmosphere set to 50-90 ° C. of (γ), 3-10 minutes is preferable, and 4-6 minutes is particularly preferable.

上記加熱処理の後、溶液から基材を取り出し、好ましくは水、さらに好適には蒸留水または脱イオン水で洗浄した後、恒温槽、熱風若しくは温風、天日等により乾燥させる。 After the above heat treatment, the base material is taken out from the solution, washed with water, more preferably distilled water or deionized water, and then dried in a constant temperature bath, hot air or warm air, sun or the like.

(2)PEDOT−pTSの第2の付着方法
第2の付着方法では、まず、有機溶媒性溶液に、酸化成分と、ドーパントとしてのpTSとを溶かし、その有機溶媒性溶液(pTS溶液)に紙を含有する基材を浸漬する。
(2) Second Adhesion Method of PEDOT-pTS In the second adhesion method, first, an oxidizing component and pTS as a dopant are dissolved in an organic solvent solution, and paper is placed in the organic solvent solution (pTS solution). Immerse the substrate containing.

pTSの溶媒となり得る有機溶媒と、これに含有させる酸化成分は、上述した「第1の付着方法のpTS溶液の有機溶媒と酸化成分」と同一である。また、当該pTS溶液に含有させることができる「他の成分」も、上述した「第1の付着方法のpTS溶液における他の成分」と同一である。 The organic solvent that can be the solvent for pTS and the oxidizing component contained therein are the same as the above-mentioned "organic solvent and oxidizing component of the pTS solution of the first adhesion method". Further, the "other components" that can be contained in the pTS solution are also the same as the above-mentioned "other components in the pTS solution of the first adhesion method".

pTS溶液中の酸化成分の含有量は、用いる酸化成分の種類によっても異なり、上記の重合反応を活性化できる量であれば、特に限定されない。例えば、第二鉄イオン(Fe3+)であれば、塩化第二鉄として、pTS溶液に対して1−10質量%が好適であり、さらに好適には3−7質量%である。この含有量が多すぎると重合反応の進行は速いが、後工程での鉄の除去が困難になり、少なすぎると重合反応の進行が遅くなる。 The content of the oxidizing component in the pTS solution varies depending on the type of the oxidizing component used, and is not particularly limited as long as it can activate the above-mentioned polymerization reaction. For example, in the case of ferric ion (Fe 3+ ), the ferric chloride is preferably 1-10% by mass, more preferably 3-7% by mass, based on the pTS solution. If this content is too large, the polymerization reaction proceeds quickly, but it becomes difficult to remove iron in a subsequent step, and if it is too small, the polymerization reaction proceeds slowly.

pTS溶液中のドーパントとして働くpTSの含有量は、当該溶液に対して0.1−10質量%が好適であり、さらに好適には0.15−7質量%、特に好適には1−6質量%、最も好適には2−5質量%である。 The content of pTS acting as a dopant in the pTS solution is preferably 0.1-10% by mass, more preferably 0.15-7% by mass, and particularly preferably 1-6% by mass with respect to the solution. %, Most preferably 2-5% by mass.

第2の付着方法では、次に、上記の基材が浸漬されているPTS溶液に、モノマーのEDOTを添加した後、50−100℃で、好ましくは10分−60分間、さらに好ましくは50−80℃、10−40分間、極めて好ましくは60−80℃、10−30分間の加熱を行う。加熱後、溶液から基材を取り出し、好ましくは水、さらに好適には蒸留水または脱イオン水で洗浄した後、恒温槽、熱風若しくは温風、天日等により乾燥させる。 In the second attachment method, the monomer EDOT is then added to the PTS solution in which the above-mentioned substrate is immersed, and then the temperature is 50-100 ° C., preferably 10 minutes-60 minutes, more preferably 50-. Heating is performed at 80 ° C. for 10-40 minutes, very preferably 60-80 ° C. for 10-30 minutes. After heating, the base material is taken out from the solution, washed with water, more preferably distilled water or deionized water, and then dried in a constant temperature bath, hot air or warm air, sun or the like.

この工程におけるpTS溶液とEDOTの使用量比は、容積比でpTS溶液:EDOT=10:1−100:1、好適には20:1−40:1である。 The usage amount ratio of the pTS solution and the EDOT in this step is pTS solution: EDOT = 10: 1-100: 1, preferably 20: 1-40: 1 in terms of volume ratio.

<基材へのPEDOT−PSSの付着>
PEDOT−PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-polystyrenesulfonate)は、PEDOT−PSSを含む導電性の溶液に、紙を含有する基材を浸漬し、当該基材を導電性の溶液から垂直に引き上げながら電極間で走行させて通電することにより、当該基材に付着したPEDOT−PSSを電気化学的に重合固定する、いわゆる電解重合法により付着させることができる(特許文献3)。また、PEDOT−PSSとバインダー樹脂とを混合した樹脂組成物をストレッチ性が付与された糸に付着させ、乾燥、加温、加熱等により固化又は重合させることにより付着させることができる(特許文献4)。あるいは、微粒子化(平均粒径は10ミクロン程度)したPEDOT−PSSを溶液/溶媒中に分散させた水溶性/溶媒分散液を基材に吸着させることで、当該基材を導電性化することが可能である(実施例5の手法)。このPEDOT−PSSの付着方法は、後述する、本発明の離隔動作識別センサ素子の素材として用いられる紙を含有する基材以外の素材、すなわち、絹、PET(ポリエチレンテレフタレート)繊維等のポリエステル繊維、ポリアミド(ナイロン)繊維、ポリウレタン繊維等に対しても用いることができる。また、絹の構成成分であるセリシンが被覆されたもの(特開2003−171874号公報)にも用いることができる。
<Adhesion of PEDOT-PSS to the base material>
PEDOT-PSS (Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -polystyrenesulfonate) is obtained by immersing a base material containing paper in a conductive solution containing PEDOT-PSS and pulling the base material vertically from the conductive solution. However, by running between the electrodes and energizing, PEDOT-PSS adhering to the substrate can be adhered by a so-called electrolytic polymerization method of electrochemically polymerizing and fixing (Patent Document 3). Further, a resin composition obtained by mixing PEDOT-PSS and a binder resin can be attached to a yarn to which stretchability has been imparted, and can be adhered by solidifying or polymerizing by drying, heating, heating or the like (Patent Document 4). ). Alternatively, the substrate is made conductive by adsorbing a water-soluble / solvent dispersion liquid in which PEDOT-PSS finely divided (average particle size is about 10 microns) is dispersed in a solution / solvent. Is possible (method of Example 5). The method for attaching PEDOT-PSS is a material other than the paper-containing base material used as the material of the separation motion identification sensor element of the present invention, that is, a polyester fiber such as silk or PET (polyethylene terephthalate) fiber, which will be described later. It can also be used for polyamide (nylon) fibers, polyurethane fibers and the like. It can also be used for those coated with sericin, which is a constituent of silk (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-171874).

<その他の導電性高分子、炭類>
上記のPEDOT−pTSとPEDOT−PSS以外の導電性高分子としては、PEDOT−PVS、PEDOT/heparin、ポリピロール等が挙げられる。また、炭類としては、木炭、竹炭、花炭、グラファイト(黒鉛)、人工黒鉛等の粒子が挙げられる。これらの炭類の粒子は、水等の水性溶媒に溶かして又は分散させて、基材の上に塗布して用いることができる。また、グラフェンを基材に付着させて用いることができる。
<Other conductive polymers and charcoal>
Examples of the conductive polymer other than PEDOT-pTS and PEDOT-PSS include PEDOT-PVS, PEDOT / heparin, polypyrrole and the like. Examples of charcoal include particles such as charcoal, bamboo charcoal, flower charcoal, graphite (graphite), and artificial graphite. These charcoal particles can be used by being dissolved or dispersed in an aqueous solvent such as water and applied on a substrate. Further, graphene can be used by adhering it to a base material.

本発明により、導電性高分子又は炭類が付着している材料を、対象の種類、動きの種類、又は、動きの大きさを把握することができる離隔動作識別センサ素子が提供され、さらにこれを備えるセンシングシステムが提供される。さらに本発明により、上記の本発明のセンシングシステムにより得られるデータを用いて機械学習を行うことにより得られる訓練データとその生産方法、当該訓練データを適用する対象の種類、動きの種類、又は、動きの大きさの推定システムが提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a separation motion identification sensor element capable of grasping the type of a target, the type of movement, or the magnitude of movement of a material to which a conductive polymer or carbonaceous material is attached. A sensing system is provided. Further, according to the present invention, the training data obtained by performing machine learning using the data obtained by the above-mentioned sensing system of the present invention, the production method thereof, the type of the object to which the training data is applied, the type of movement, or A motion magnitude estimation system is provided.

本発明のシステムを表した概略図である。It is the schematic which showed the system of this invention. 試験例1の系の概略図である。It is a schematic diagram of the system of Test Example 1.

本発明の実施形態の一例を、図面を用いて説明する。 An example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明のシステムを表した概略図である。図1において、相対する壁面1、2に、広く薄い(シート状)基材に導電性高分子又は炭類が付着している部材11、12が定着しており、部材11、12は、それぞれ印加電源(図示せず)に電気的に接続されている。さらに部材11、12は、それぞれ電圧の経時的変化を示す電気シグナルから、静電容量の経時的変化を示す電気シグナルへと変換する信号変換部13に、部材11と部材12のそれぞれの電気シグナルが独立して伝達されるように電気的に接続されている。さらに信号変換部13は、マイクロコンピュータ14と電気的に接続されており、部材11と部材12に由来する電気シグナルに基づいて別々に点灯するように、2つのLED光源15、16がマイクロコンピュータ14と電気的に接続されている。 FIG. 1 is a schematic view showing the system of the present invention. In FIG. 1, members 11 and 12 having a conductive polymer or charcoal attached to a wide and thin (sheet-like) base material are fixed to the facing wall surfaces 1 and 2, and the members 11 and 12 are respectively. It is electrically connected to the applied power supply (not shown). Further, the members 11 and 12 are subjected to a signal conversion unit 13 that converts an electric signal indicating a change in voltage with time into an electric signal indicating a change in capacitance with time, respectively. Are electrically connected so that they are transmitted independently. Further, the signal conversion unit 13 is electrically connected to the microcomputer 14, and the two LED light sources 15 and 16 are connected to the microcomputer 14 so that the two LED light sources 15 and 16 are turned on separately based on the electric signals derived from the member 11 and the member 12. Is electrically connected to.

相対する壁面11と12の間に侵入してきた、対象(ヒト等)と両部材11と12との距離に応じて、当該対象と両部材11又は12との静電容量値が変化し、この変化が両部材11と12における起電力となって、その距離に応じた強さの電気シグナル(電流又は電圧)となって信号変換部13に流れる、これを信号変換部13で、再び静電容量の変化に応じた信号強度に補正して、これを基にマイクロコンピュータ14においてスィッチングが行われ、両部材11と12と対象との距離に応じた静電容量値の変化(距離が近い方が強い)に応じた強さの電気シグナルに対応してLED光源14、15が点灯・変光する。両部材11と12と対象との距離が近い方が強く光り、対象が電界を形成する範囲から外れると消灯する。電界が生ずる範囲は、部材11、12の面積、厚さ、電気抵抗、静電容量によって調整することができる。 The capacitance value between the target and both members 11 or 12 changes according to the distance between the target (human or the like) and both members 11 and 12 that have invaded between the facing wall surfaces 11 and 12, and this The change becomes an electromotive force in both members 11 and 12, and an electric signal (current or voltage) having a strength corresponding to the distance is generated and flows to the signal conversion unit 13, which is again electrostatically charged by the signal conversion unit 13. The signal strength is corrected according to the change in capacitance, and switching is performed on the microcomputer 14 based on this, and the change in capacitance value according to the distance between both members 11 and 12 and the target (the one with the shorter distance). The LED light sources 14 and 15 are turned on and changed in response to an electric signal having a strength corresponding to (strong). The closer the distance between the members 11 and 12 to the target, the stronger the light, and when the target deviates from the range in which the electric field is formed, the light turns off. The range in which the electric field is generated can be adjusted by the area, thickness, electric resistance, and capacitance of the members 11 and 12.

上記図1に示した態様の基礎的な事項を製造例と試験例として示した。 The basic items of the embodiment shown in FIG. 1 are shown as manufacturing examples and test examples.

[製造例]
基材として、左右各々2800T/mで撚った21デニールの絹糸2本を一組とするちりめん糸2組に対し、外側にカバーリング糸を巻き付けることで作製した絹糸(温度22℃・湿度50%で伸縮率50%以上)を、平編(10cm幅で100目、100段、糸の太さは0.5mm程度)した布地(60cm×60cm)を株式会社東北撚糸より入手した(材料布1)。
[Manufacturing example]
As a base material, a silk thread (temperature 22 ° C., humidity 50) produced by winding a covering thread on the outside of two sets of crepe threads, which is a set of two 21 denier silk threads twisted at 2800 T / m on each side. A fabric (60 cm x 60 cm) obtained by flat knitting (10 cm width, 100 stitches, 100 steps, thread thickness of about 0.5 mm) was obtained from Tohoku Plying Co., Ltd. (material cloth). 1).

他方、太さ240デニール(22番手)の和紙糸(上撚りが甘撚の双糸:温度22℃・湿度50%で伸縮率16%)を用いて鹿の子編み(10cm幅で50目、50段)にした伸縮性を有する市販の布地(30cm×30cm)を入手した(材料布2)。 On the other hand, using Japanese paper yarn with a thickness of 240 denier (22nd count) (double yarn with sweet twist on the top: temperature 22 ° C, humidity 50%, expansion and contraction rate 16%), Kanoko knitting (50 stitches with a width of 10 cm, 50 steps) ), A commercially available cloth (30 cm × 30 cm) having elasticity was obtained (material cloth 2).

上記材料布1、2に対し、pTS溶液としては、遷移金属の鉄(III)イオンとpTSとを含むブタノール溶液(Heraeus社製CLEVIOS C-B 40 V2:p−トルエンスルホン酸鉄(III)として、約4質量%である:「CLEVIOS」は登録商標)を用いた。EDOTとしては、EDOTの水溶液(Heraeus社製CLEVIOS MV2、EDOT約98.5質量%である:「CLEVIOS」は登録商標)を用いた。 For the above material cloths 1 and 2, the pTS solution is a butanol solution containing iron (III) ions of the transition metal and pTS (CLEVIOS CB 40 V2 manufactured by Heraeus: iron (III) p-toluenesulfonate). 4% by mass: "CLEVIOS" is a registered trademark). As the EDOT, an aqueous solution of EDOT (CLEVIOS MV2 manufactured by Heraeus, about 98.5% by mass of EDOT: "CLEVIOS" is a registered trademark) was used.

上記のpTS溶液にEDOTを混合した混合液を調製して4℃程度に冷やし、上記基材を当該混合液に室温下で20分間浸漬した。その後、浸漬基材を当該混合液から取り出し、その一辺の2点をクリップで挟んで懸垂し、扇風機の風(強風)に5−10分間晒して基材を風で振動させつつ、乾燥を行い、さらにローラーでこすって、これらの工程により基材に付着した余分なゲル化ポリマーを除去した。 A mixture of EDOT in the above pTS solution was prepared, cooled to about 4 ° C., and the base material was immersed in the mixture at room temperature for 20 minutes. After that, the immersed base material is taken out from the mixed solution, two points on each side are sandwiched between clips, suspended, exposed to the wind of an electric fan (strong wind) for 5 to 10 minutes, and the base material is dried while being vibrated by the wind. Then, it was further rubbed with a roller to remove excess gelled polymer adhering to the substrate by these steps.

次に、70℃の恒温槽に、このゲル化ポリマーの除去を行った基材を入れて、5分間加熱を行い、PEDOT−pTSへの重合を行なった。次いで、当該重合基材に対して2回水洗いを繰り返し、次いで90℃で乾燥を行い、2種類の「PEDOT−pTSが付着した編物」(この実施例で、材料布1に対し付着基材1、材料布2に対し付着基材2ともいう)を得た。 Next, the base material from which the gelled polymer had been removed was placed in a constant temperature bath at 70 ° C. and heated for 5 minutes to polymerize to PEDOT-pTS. Next, the polymerized base material was repeatedly washed with water twice, and then dried at 90 ° C. to perform two types of "knitted fabrics to which PEDOT-pTS was attached" (in this example, the adhered base material 1 was attached to the material cloth 1. , Also referred to as an adherent base material 2 with respect to the material cloth 2).

[試験例] 離隔動作識別センサ素子としての検討
3.3Vの直流電源と電気的に接続した、上記のPEDOT−pTSを付着させた付着基材2(30cm×30cm)を四つ折りにして、これにLED(20mAの場合に6000ミリカンデラ(mcd))を、端子と導電線を介して、電気的に接続した。このような状態で、手指を当該付着基材2に接近させたところ、15cm程度の距離でLEDが点灯し、近づくにつれて光が強くなり、系の静電容量も増加した。この結果は、当該付着基材が、離隔動作識別センサ素子として用いることができることを示している。この試験系の略図を図2に示す。本例では、好適な態様として、和紙糸からなる鹿の子編み布を基材として用いているが、他の素材、例えば、絹を用いた付着基材1を用いることも可能である。当該付着基材1を、上記付着基材2に代えて用いた場合、手指を四つ折りにした付着基材1に最接近(5cm程度)させた時点から徐々に明るさを増し、触れた時点において前記LEDの明るさは最大になった。
[Test Example] Examination as a Separation Operation Identification Sensor Element The adhesive base material 2 (30 cm x 30 cm) to which the above PEDOT-pTS is attached, which is electrically connected to a 3.3 V DC power supply, is folded in four and this is An LED (6000 millicandela (mcd) in the case of 20 mA) was electrically connected to the terminal via a terminal and a conductive wire. In such a state, when the finger was brought close to the adherent base material 2, the LED was turned on at a distance of about 15 cm, and the light became stronger as it approached, and the capacitance of the system also increased. This result shows that the adherent base material can be used as a separation motion identification sensor element. A schematic diagram of this test system is shown in FIG. In this example, as a preferred embodiment, a Kanoko knitted cloth made of Japanese paper yarn is used as a base material, but another material, for example, an adhesive base material 1 using silk can also be used. When the adhesive base material 1 is used in place of the adhesive base material 2, the brightness gradually increases from the time when the finger is brought closest to the adherent base material 1 folded in four (about 5 cm), and when the finger is touched. The brightness of the LED was maximized.

Claims (14)

基材の全部又は一部に、導電性高分子若しくは炭類が付着している部分を含んでおり、上記部分と非接触状態の対象の動きに応じた電気シグナルを上記部分から生ずる、離隔動作識別素子。 Separation operation in which all or part of the base material contains a portion to which a conductive polymer or carbonaceous material is attached, and an electric signal corresponding to the movement of the object in a non-contact state with the above portion is generated from the above portion. Identification element. 前記離隔動作識別素子の2チャンネル単位以上が、導電性高分子若しくは炭類が付着している部分同士が空間を隔てて互いに向かい合って備えられ、上記空間における対象の動きに応じて生ずる電気シグナルを発信する、請求項1に記載の離隔動作識別素子。 Two or more channel units of the separation operation identification element are provided so that portions to which conductive polymers or charcoal are attached face each other across a space, and generate an electric signal in response to the movement of an object in the space. The separation operation identification element according to claim 1, which transmits. 前記離隔動作識別素子における導電性高分子は、PEDOT−pTS(poly(3,4-ethylene-dioxythiophene)-p-toluenesulfonate)、又は、PEDOT−PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-polystyrenesulfonate)である、請求項1又は2に記載の離隔動作識別素子。 The conductive polymer in the separation motion identification element is PEDOT-pTS (poly (3,4-ethylene-dioxythiophene) -p-toluenesulfonate) or PEDOT-PSS (Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -polystyrenesulfonate). The separation operation identification element according to claim 1 or 2. 前記基材の全部又は一部が、紙を含有する素材の部材、である、請求項1−3のいずれか1項に記載の離隔動作識別素子。 The separation operation identification element according to any one of claims 1-3, wherein all or part of the base material is a member of a material containing paper. 前記紙を含有する素材は和紙である、請求項4に記載の離隔動作識別素子。 The separation operation identification element according to claim 4, wherein the material containing the paper is Japanese paper. 前記基材の全部又は一部が、編物、織物、若しくは不織布である、請求項1−5のいずれか1項に記載の離隔動作識別素子。 The separation operation identification element according to any one of claims 1-5, wherein all or part of the base material is a knitted fabric, a woven fabric, or a non-woven fabric. 前記編物又は織物の全部又は一部を構成する糸が、導電性高分子若しくは炭類が付着している上撚りされた糸又は仮撚糸である、請求項6に記載の離隔動作識別素子。 The separation operation identification element according to claim 6, wherein the yarn constituting all or a part of the knitted fabric or the woven fabric is an upper twisted yarn or a false twisted yarn to which a conductive polymer or charcoal is attached. 基材を展開させた形状が略二次元形状であり、導電性高分子若しくは炭類が上記二次元平面の少なくとも一方に付着している、請求項1−7のいずれか1項に記載の離隔動作識別素子。 The separation according to any one of claims 1-7, wherein the shape in which the base material is developed is substantially a two-dimensional shape, and the conductive polymer or charcoal is attached to at least one of the two-dimensional planes. Motion identification element. 前記離隔動作識別素子が、導電性高分子若しくは炭類が付着している材料と電気的に接続された電圧印加部及び信号変換部を備え、上記信号変換部は上記電圧印加部において印加された電圧の、空間を隔てて存在する対象の動きに基づく変化による所定の電気シグナルを離隔動作識別素子のチャンネル単位毎に生成させる、請求項1−8のいずれか1項に記載の離隔動作識別素子。 The separation operation identification element includes a voltage application unit and a signal conversion unit that are electrically connected to a material to which a conductive polymer or charcoal is attached, and the signal conversion unit is applied in the voltage application unit. The separation operation identification element according to any one of claims 1-8, which generates a predetermined electrical signal due to a change in voltage based on the movement of an object existing across a space for each channel of the separation operation identification element. .. 前記電気シグナルは、電気容量値又は電気抵抗値の経時的な変化である、請求項1−9のいずれか1項に記載の離隔動作識別素子。 The separation operation identification element according to any one of claims 1-9, wherein the electric signal is a change over time in an electric capacity value or an electric resistance value. 請求項1−10のいずれか1項に記載の離隔動作識別素子から得られた電気シグナルのデータから、対象の動きに関連付けられた特徴的なデータを、上記離隔動作素子から離隔動作識別素子のチャンネル単位毎に生成された電気シグナルに基づいてコンピュータにおいて抽出させるデータ抽出手段を備え、さらに前記データ抽出手段で抽出された特徴的なデータに基づき、対象の種類、動きの種類、又は、動きの大きさをコンピュータにおいて推定させる推定手段を備えている、センシングシステム。 From the electrical signal data obtained from the separation motion identification element according to any one of claims 1-10, characteristic data associated with the movement of the target can be obtained from the separation motion identification element. It is provided with a data extraction means to be extracted by a computer based on an electric signal generated for each channel, and further, based on the characteristic data extracted by the data extraction means, the type of object, the type of movement, or the type of movement. A sensing system equipped with an estimation means that allows a computer to estimate the size. 請求項11に記載のセンシングシステムにより推定された、(1)対象の種類、動きの種類、又は、動きの大きさを規定するデータと、(2)電気シグナルのデータの組合せ、を訓練データとするコンピュータにおける教師あり学習により導出される、請求項1−10のいずれか1項に記載の離隔動作識別素子における、対象の種類、動きの種類、又は、動きの大きさを推測するための学習済みモデル。 The training data includes (1) data that defines the type of object, the type of movement, or the magnitude of movement, and (2) a combination of electrical signal data, which is estimated by the sensing system according to claim 11. Learning to estimate the type of object, the type of movement, or the magnitude of movement in the separation motion identification element according to any one of claims 1-10, which is derived by supervised learning in a computer. Finished model. 請求項12に記載の学習済みモデルに対し、請求項1−10のいずれか1項に記載の離隔動作識別素子から得られた電気シグナルのデータが適用されて、対象の種類、動きの種類、又は、動きの大きさがコンピュータにおいて推測される、推測システム。 The data of the electric signal obtained from the separation motion identification element according to any one of claims 1 to 10 is applied to the trained model according to claim 12, and the type of object, the type of motion, and the like. Alternatively, a guessing system in which the magnitude of motion is estimated by a computer. 請求項1−10のいずれか1項に記載の離隔動作識別素子において得られた電気シグナルのデータから、対象の種類、動きの種類、又は、動きの大きさに関連付けられた特徴がコンピュータにおいて抽出され、この推定された対象の種類、動きの種類、又は、動きの大きさを規定するデータと、これらに対応する上記電気シグナルのデータの組合せ、を前記離隔動作識別素子から別個に得られた電気シグナルのデータから、対象の種類、動きの種類、又は、動きの大きさを推測する学習済みモデルを生成するための訓練データとして生産する、訓練データの生産方法。 From the data of the electric signal obtained in the separation motion identification element according to any one of claims 1-10, the type of object, the type of motion, or the feature associated with the magnitude of motion is extracted by a computer. A combination of data defining the estimated type of object, type of movement, or magnitude of movement and the corresponding electrical signal data was obtained separately from the separation motion identification element. A method of producing training data, which is produced as training data for generating a trained model for estimating a target type, a movement type, or a movement magnitude from electrical signal data.
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