使用了纤维的将电信号作为输出或输入的换能器的制作方法

本发明涉及利用由外力造成的形状变化输出电信号的换能器。此外，本发明涉及利用电信号的输入进行形状变化的换能器。此外，本发明涉及柔软且能够三维地进行形状变化的布帛状的换能器。

背景技术：

近年来，所谓的可穿戴传感器（wearable sensor）受到瞩目，眼镜型或手表等形状的商品开始出名。但是，这些设备有装配这样的感觉，期望作为最终的可穿戴的布状即衣服那样的形状的传感器。作为那样的传感器，公开了在布装配有压电元件而从那里取出信号的传感器（专利文献1）。此外，存在通过将压电性材料和导电性材料做成薄膜状的材料来形成布状的结构体的情况，但是，需要使用具有特殊的构造的纤维形状的材料（专利文献2）。此外，存在由日本电信电话股份有限公司（NTT）和Toray股份有限公司在2014年1月30日发表的“hitoe”，但是，这是通过紧贴于身体的导电性纤维检测出肌电位的设备，不是根据形状变化输出电信号的设备。

另一方面，提出了使用了聚乳酸的薄膜状的致动器（专利文献3）。但是，膜仅能够在一个方向上弯曲，而且，伸缩性或柔软性也缺乏，因此，对于柔性差距大为现状。此外，其制作方法在薄膜中也存在需要几阶段的加工这样的课题。

（专利文献1）日本特表2007-518886号公报；

（专利文献2）日本特开2002-203996号公报；

（专利文献3）日本特开2013-251363号公报。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供具有使用了通常的纤维材料的编织物并且具有柔软性的布帛状的换能器。进而，在于提供使用了来自该换能器的信号的传感器或发电元件。此外，在于提供通过对该传感器输入电信号来发挥作用的致动器或扬声器。

本发明者们发现了存在利用2个导电性纤维和1个压电性纤维的组合形状来作为换能器发挥作用的情况，完成了本发明。此外，发现了作为导电性纤维而使用了在合成纤维涂敷导电体后的纤维的换能器相对于纤维轴法线方向的强度强，在长期间使用的情况下的耐久性优越。

即，本发明包含以下的发明。

1. 一种换能器，其中，包含压电单位，将电信号作为输出或输入，所述压电单位包含2个导电性纤维和1个压电性纤维并且在大致同一平面上按照导电性纤维、压电性纤维、导电性纤维的顺序配置它们。

2. 根据前项1所述的换能器，其中，压电单位包含绝缘性纤维，该绝缘性纤维以压电单位中的导电性纤维不与其他的压电单位中的导电性纤维或者导电性纤维和压电性纤维相接的方式被配置。

3. 根据前项1所述的换能器，其中，压电性纤维主要包含聚乳酸。

4. 根据前项1所述的换能器，其中，压电性纤维主要包含聚-L-乳酸或聚-D-乳酸，它们的光学纯度为99%以上。

5. 根据前项1所述的换能器，其中，压电性纤维单轴取向并且包含晶体。

6. 根据前项1所述的换能器，其中，导电性纤维为（i）碳纤维或（ii）在合成纤维涂敷导电体后的纤维。

7. 根据前项1所述的换能器，其中，相对于导电性纤维在法线方向上折叠，将其重复2000次后的检测电压为折叠前的90%以上。

8. 根据前项1所述的换能器，其中，为含有多个压电单位的编织物。

9. 根据前项8所述的换能器，其中，为含有多个压电单位的梭织物，并且，其梭织组织为平纹组织、斜纹组织、缎纹组织或者它们的复合组织。

10. 根据前项8所述的换能器，其中，组合多个编织物来使用。

11. 一种传感器，其中，使用了根据前项1~10的任一项所述的换能器。

12. 一种发电元件，其中，使用了根据前项1~10的任一项所述的换能器。

13. 一种致动器，其中，使用了根据前项1~10的任一项所述的换能器。

14. 一种扬声器，其中，使用了根据前项1~10的任一项所述的换能器。

附图说明

图1是实施例1的平纹织物的示意图。

图2是实施例1的缎纹织物的示意图。

图3是实施例1的臂传感器的外观图。

图4是在将实施例1的臂传感器安装于臂而使臂弯曲的情况下输出的电信号。

图5是在将实施例1的臂传感器安装于臂而使臂伸展的情况下输出的电信号。

图6是在将实施例1的臂传感器安装于臂而使臂朝内方向拧的情况下输出的电信号。

图7是在将实施例1的臂传感器安装于臂而使臂朝外方向拧的情况下输出的电信号。

图8是实施例8的平纹织物的示意图。

图9是实施例3记载的压电元件（换能器（transducer））的示意图。

图10是实施例4记载的压电元件（换能器）的示意图。

图11是实施例5记载的压电元件（换能器）的示意图。

图12是实施例6记载的压电元件（换能器）的示意图。

图13是另一方式1的压电元件的结构的一个例子并且是实施例8记载的压电元件（换能器）的示意图。

图14是实施例7、8的压电元件的评价系统的概略图。

图15是另一方式2的压电元件的结构的一个例子并且是实施例9记载的压电元件（换能器）的示意图。

图16是实施例9的压电元件（换能器）的评价系统的概略图。

附图标记的说明

1 压电性高分子

2 导电性纤维

3 压电元件固定板

4 评价用布线

5 示波器

11 压电性高分子

12 导电性纤维

13 表面导电层

21 示波器

22 评价用布线

23 评价用布线

24 导电性纤维

25 金属电极

26 压电性高分子

27 表面导电层

A 压电性纤维

B 导电性纤维

C 绝缘性纤维。

具体实施方式

本发明包含压电单位，由输出或输入电信号的换能器达成，所述压电单位包含2个导电性纤维和1个压电性纤维并且在大致同一平面上按照导电性纤维、压电性纤维、导电性纤维的顺序配置它们。有时将包含多个压电单位的部位称为压电元件。换能器包含压电元件和输出或输入电信号的布线等。在以下对各结构进行说明。

（导电性纤维）

关于导电性纤维的直径，优选的是1μm~10mm，更优选的是10μm~5mm，进而优选的是0.1mm~2mm。当直径小时，强度降低，处理（handling）变得困难，此外，在直径大的情况下，柔性成为牺牲。作为导电性纤维的剖面形状，根据压电元件的设计和制造的观点，优选的是圆或者椭圆，但是，并不限定于此。

为了高效率地取出来自压电性高分子的电输出，导电性纤维的电阻低是优选的，作为体积电阻率，优选的是10^-1Ω·cm以下，更优选的是10^-2Ω·cm以下，进而优选的是10^-3Ω·cm以下。

作为导电性纤维的材料，只要是示出导电性的材料即可，由于需要做成纤维状，所以，优选的是导电性高分子。作为导电性高分子，能够使用聚苯胺（polyaniline）、聚乙炔（polyacetylene）、聚（对苯撑乙烯）（poly（p-phenylene vinylene））、聚吡咯（polypyrrole）、聚噻吩（polythiophene）、聚对苯硫醚（poly（p-phenylene sulfide））、碳纤维等。

从柔性且长的电特性的稳定性的观点出发，更优选的是碳纤维。关于通常的碳纤维，成为集合若干纤维丝（filament）的束的多纤维丝是普通的，但是，可以使用其，此外，也可以仅使用由1个构成的单纤维丝。根据电特性的长稳定性的观点，利用了多纤维丝更优选。作为单纤维丝的直径，为1μm~5000μm，优选的是2μm~100μm。进而优选的是3μm~10μm。作为纤维丝数量，优选10个~100000个，更优选的是100个~50000个，进而优选的是500个~30000个。碳纤维有纤维轴方向的强度高这样的优点。

此外，也可以为将高分子作为基体（matrix）而添加有纤维状或粒状的导电性填料（filler）的材料。

进而，也可以为在纤维的表面形成有具有导电性的层的材料。作为具有导电性的层，能够涂敷（coating）公知的导电性高分子或者纤维状或粒状的导电性填料。作为导电性纤维的基纤维（base fiber）（实施导电体涂敷的纤维），为了改善耐久性，优选的是天然纤维、半天然纤维、合成纤维。在纤维的表面形成有具有导电性的层的导电性纤维与碳纤维相比法线方向的强度相对于纤维轴强，在长期使用时的耐久性优越。

关于导电性纤维的基纤维，例示出棉、麻、丝等天然纤维、人造纤维（rayon）、铜氨纤维（cupra）、三醋酸酯（triacetate）、双醋酸酯（diacetate）等半合成纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate）、聚萘二甲酸乙二醇酯（polyethylene naphthalate）、聚乳酸、聚乙醇酸、聚丁二酸丁二醇酯（polybutylene succinate）等聚酯类纤维和其共聚纤维、尼龙6、尼龙66、尼龙46、尼龙410、尼龙610、尼龙10、尼龙11、尼龙12、尼龙6T、尼龙8T、尼龙10T等聚酰胺类纤维和其共聚纤维、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃（polyolefin）类纤维、聚苯硫醚（polyphenylene sulfide）纤维、聚碳酸酯（polycarbonate）纤维、芳族聚酰胺（aramid）纤维、其他的合成纤维。此外，也可以为这些纤维之中的2种类以上的复合纤维。但是，从操作性或耐久性的观点出发优选将合成纤维用作基纤维。

在基纤维的表面涂敷的导电体示出导电性，只要起到本发明的效果，则使用哪一个都可以。

例如，能够使用金、银、铂、铜、镍、锡、锌、钯、铜、氧化铟锡等以及它们的混合物或合金等。再有，也不限制涂敷方法或其手段。关于涂敷包含金属的浆状的导电体或者通过电镀、化学镀或真空蒸镀等涂敷导电体后的纤维，能够广泛地应用本发明。

此外，也能够将聚苯胺、聚乙炔、聚（对苯撑乙烯）、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯硫醚等导电性高分子用作导电体。此外，关于这些导电体，也能够并用多个种类。

关于导电性纤维，存在集合若干纤维丝的束的多纤维丝，但是，可以使用其，此外，也可以仅使用由1个构成的单纤维丝。根据电特性的长稳定性的观点，利用了多纤维丝更优选。关于单纤维丝的直径，优选的是1μm~5000μm，更优选的是2μm~100μm。进而优选的是3μm~10μm。作为纤维丝数量，优选的是10个~100000个，更优选的是100个~50000个，进而优选的是500个~30000个。

（压电性纤维）

压电性纤维为具有压电性的纤维。优选的是，压电性纤维由压电性高分子构成。作为压电性高分子，只要是聚偏二氟乙烯（polyvinylidene fluoride）、聚乳酸等示出压电性的高分子，则能够利用，但是，优选主要包含聚乳酸。关于聚乳酸，由于在熔融纺丝之后通过延伸容易地进行取向来示出压电性而不需要在聚偏二氟乙烯等中需要的电场取向处理的方面，生产性优越。进而，由聚乳酸构成的压电性纤维由于向其轴方向的拉伸或压缩应力而极化小，作为压电元件发挥作用是困难的，但是，通过剪应力（shearing stress）得到比较大的电输出，在具有容易对压电性高分子赋予剪应力的结构体的本发明的压电元件中是优选的。

关于压电性高分子，优选主要包含聚乳酸。“主要”是指优选90mol%以上，更优选95mol%以上，进而优选98mol%以上。

作为聚乳酸，根据其晶体构造，可举出将L-乳酸、L-丙交酯聚合而成的聚-L-乳酸。此外，可举出将D-乳酸、D-丙交酯聚合而成的聚-D-乳酸。此外，存在由聚-L-乳酸和聚-D-乳酸的混合构造构成的立构复合聚乳酸等。关于聚乳酸，只要是示出压电性的聚乳酸，则都能够利用。根据压电系数的高低的观点，优选的是聚-L-乳酸、聚-D-乳酸。聚-L-乳酸、聚-D-乳酸分别针对相同的应力而极化相反，因此，也能够根据目的将它们组合来使用。

关于聚乳酸的光学纯度，优选的是99%以上，更优选的是99.3%以上，进而优选的是99.5%以上。当光学纯度为不足99%时，存在压电系数显著降低的情况，存在难以通过向压电元件表面的摩擦力来得到充分的电输出的情况。压电性高分子主要包含聚-L-乳酸或聚-D-乳酸，它们的光学纯度为99%以上是优选的。

关于压电性高分子，优选的是在包覆纤维的纤维轴方向上单轴取向且包含晶体的高分子，更优选的是具有晶体的单轴取向聚乳酸。原因是因为，聚乳酸在其晶体状态和单轴取向下示出大的压电性。

聚乳酸为水解比较早的聚酯，因此，在耐湿热性为问题的情况下，也可以添加异氰酸盐化合物、恶唑啉化合物、环氧化合物、碳化二亚胺化合物等水解防止剂。此外，也可以根据需要添加磷酸类化合物等氧化防止剂、增塑剂、光劣化防止剂等来进行物性改良。

此外，聚乳酸也可以用作与其他的聚合物的合金，但是，如果将聚乳酸用作主要的压电性高分子，则以合金的全重量为基准至少以50重量%以上含有聚乳酸是优选的，进而优选的是70重量%以上，最优选的是90重量%以上。

作为做成合金的情况下的聚乳酸以外的聚合物，作为优选的例子可举出聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯共聚物、聚甲基丙烯酸酯（polymethacrylate）等。但是，并不限定于这些，只要起到在本发明中作为目的的压电性效果，则使用怎样的聚合物都可以。

关于压电性纤维，成为集合若干纤维丝的束的多纤维丝是普通的，可以使用其。此外，也可以使用由1个构成的单纤维丝。根据压电特性的长稳定性的观点，利用了多纤维丝更优选。作为单纤维丝的直径，优选的是1μm~5000μm，更优选的是5μm~500μm。进而优选的是10μm~100μm。关于纤维丝数量，优选的是1个~100000个，更优选的是10个~50000个，进而优选的是100个~10000个。

为了将这样的压电性高分子做成压电性纤维，只要起到本发明的效果，则均能够采用用于使高分子纤维化的公知的方法。能够采用将压电性高分子挤压成型来进行纤维化的方法、将压电性高分子熔融纺丝来进行纤维化的方法、通过干式或湿式纺丝将压电性高分子纤维化的方法、通过静电纺丝将压电性高分子纤维化的方法等。关于这些纺丝条件，只要根据所采用的压电性高分子来应用公知的方法即可，通常只要采用工业上生产容易的熔融纺丝法即可。

再有，如上述，在压电性高分子为聚乳酸的情况下，当单轴延伸取向并且包含晶体时，示出更大的压电性，因此，纤维进行延伸是优选的。

（大致同一平面上）

在本发明中，2个导电性纤维和1个压电性纤维被配置在大致同一平面上。在此，大致同一平面上意味着3个纤维的纤维轴被配置在大致平面上，“大致”意味着包含在纤维彼此的交叉点产生厚度的情况。

例如，在2个平行的导电性纤维之间进一步将1个压电性纤维平行地并线的方式为处于大致同一平面上的方式。此外，即使使该1个压电性纤维的纤维轴倾斜为与该2个平行的导电性纤维不平行的状态，也处于大致同一平面上。进而，即使将1个导电性纤维和1个压电性纤维平行地并线并且使另一个导电性纤维与该并线后的导电性纤维和压电性纤维交叉，也处于大致同一平面上。

通过配置在大致平面上而容易将该压电单位组合来形成纤维状、布帛状的压电元件，只要利用纤维状、布帛状的方式的压电元件，则能够对换能器的形状设计增加自由度。它们的压电纤维与导电纤维的关系根据想要检测的形状变化来适当选择。

（配置顺序）

关于压电单位，导电性纤维、压电性纤维、导电性纤维按照此顺序配置。通过像这样进行配置，从而压电单位的2个导电性纤维彼此不会接触，即使不对导电性纤维应用其他的手段例如包覆绝缘性物质等技术，也能够作为压电单位有效地发挥作用。

此时，优选的是，2个导电性纤维与1个压电性纤维彼此具有接点。但是，只要为4mm以内的范围，则不具有接点也可。关于导电性纤维与压电性纤维的距离，更优选的是3mm以下，进而优选的是2mm以下，进而优选的是1mm以下，最优选的是0.5mm以下。当超过4mm时，伴随着压电性纤维的形状变化的电输出变小，难以用作换能器。

作为方式，可举出导电性纤维、压电性纤维、导电性纤维彼此大致平行地按照该顺序配置的方式。此外，可举出2个导电性纤维平行地配置而1个压电性纤维以与这些2个导电性纤维相交的方式配置的方式。进而，也可以将2个导电性纤维配置为经线（或纬线），将1个压电性纤维配置为纬线（或经线）。在该情况下，优选的是2个导电性纤维彼此不接触。优选使绝缘性物质例如绝缘性纤维介于2个导电性纤维之间的方式。此外，还能够采用仅在导电性纤维容易接触的表面包覆绝缘性物质而导电性纤维直接与压电性纤维接触的方式。

（绝缘性纤维）

在本发明中，压电单位包含绝缘性纤维，该绝缘性纤维存在以压电单位中的导电性纤维不与其他的导电性纤维和压电性纤维相接的方式配置在导电性纤维与压电性纤维之间的情况。此时，绝缘性纤维能够以提高布帛的柔软性为目的使用具有有伸缩性的素材、形状的纤维。此外，压电单位中的导电性纤维也存在以不与其他的压电单位中的导电性纤维和压电性纤维相交的方式配置的情况。本发明中的配置顺序通常为[导电性纤维/压电性纤维/导电性纤维]，因此，绝缘性纤维被配置为[绝缘性纤维/导电性纤维/压电性纤维/导电性纤维]或[绝缘性纤维/导电性纤维/压电性纤维/导电性纤维/绝缘性纤维]。此时，绝缘性纤维也能够以提高布帛的柔软性为目的使用具有有伸缩性的素材、形状的纤维。

通过在压电单位中像这样配置绝缘性纤维，从而即使在组合多个压电单位的情况下，导电性纤维也不会接触，能够提高作为换能器的性能。

作为这样的绝缘性纤维，只要体积电阻率为10⁶Ω·cm以上，则能够使用，更优选10⁸Ω·cm以上，进而优选10¹⁰Ω·cm以上就行。

作为绝缘性纤维，例如，能够使用聚酯纤维、尼龙纤维、丙烯酸（acryl）纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、氯乙烯纤维、芳族聚酰胺纤维、聚砜（polysulfone）纤维、聚醚（polyether）纤维、聚氨酯（polyurethane）纤维等。此外，能够使用丝等天然纤维、醋酸酯（acetate）等半合成纤维、人造纤维、铜氨纤维等再生纤维。并不限定于这些，能够任意使用公知的绝缘性纤维。进而，也可以将这些绝缘性纤维组合来使用，也可以采用与不具有绝缘性的纤维组合而作为整体具有绝缘性的纤维。

此外，以使布帛具有柔软性为目的，也能够使用公知的所有形状的纤维。

（压电单位的组合方式）

关于本发明的换能器，优选的是含有多个并列的压电单位的编织物。通过为这样的方式，从而能够作为压电元件使形状的变形自由度（柔性）提高。

这样的编织物形状包含多个压电单位，只要发挥作为压电元件的功能，则没有任何的限定。为了得到梭织物形状或针织物形状，只要通过通常的梭织机或针织机来进行制造编织即可。

作为梭织物的梭织组织，例示了平纹组织、斜纹组织、缎纹组织等三原组织、变化组织、经二重组织、纬二重组织等单二重组织、经天鹅绒（velvet）等。

关于针织物的种类，可以是圆机针织物（纬编针织物），也可以是经编针织物。作为圆机针织物（纬编针织物）的组织，优选地例示了平针织（plain stitch）、罗纹针织（rib stitch）、双罗纹针织（interlock stitch）、双反面针织（purl knitting）、集圈针织（tuck stitch）、浮线针织（float stitch）、半畦编针织（half cardigan stitch）、网眼针织（lace stitch）、毛圈针织等。作为经编组织，例示了单梳栉经编针织（single denbigh stitch）、单梳栉经缎针织（single vandyke stitch）、双梳栉经绒针织（double cord stitch）、经绒针织（half tricot stitch）、起绒针织、提花针织（jacquard stitch）等。层数也可以是单层，也可以是2层以上的多层。进而，也可以是通过由割绒（cut pile）和/或毛圈绒头（loop pile）构成的立毛部和地组织部来构成的立毛梭织物、立毛针织物。

再有，在压电单位被装入梭织组织或针织组织而存在的情况下，在压电性纤维自身中存在弯曲部分，但是，为了使作为压电元件的压电性能高效率地显现，压电性纤维的弯曲部分小更优选。因此，在梭织物和针织物中，梭织物更优选。

即使在该情况下，如上述，压电性纤维的弯曲部分小也更高效率地显现压电性能，因此，作为梭织组织，与平纹组织相比，优选斜纹组织，与斜纹组织相比，优选缎纹组织（缎纹织）。特别地，即使在缎纹组织（缎纹织）之中，当飞数处于3~7的范围时，由于高水平地发挥梭织组织的保持和压电性能，所以也是优选的。

再有，梭织组织根据想要检测的形状变化来适当选择。例如，在想要检测弯曲的情况下，优选平纹组织构造、压电性纤维与导电性纤维为平行关系，在想要检测拧的情况下，优选缎纹组织构造、压电性纤维与导电性纤维为直行关系。

此外，压电性纤维由于容易带电，所以，存在容易错误工作的情况。在这样的情况下，也能够将想要取出信号的压电纤维接地（地线）来使用。作为接地（地线）的方法，优选在取出信号的导电性纤维之外另配置导电性纤维。在该情况下，作为导电性纤维的体积电阻率，优选的是10^-1Ω·cm以下，更优选的是10^-2Ω·cm以下，进而优选的是10^-3Ω·cm以下。

（多个换能器）

此外，也能够排列多个换能器来使用。作为排列方法，一维地以一段来排列也可，二维地重叠地排列也可，进而，编织为布状来使用或者制绳为编织绳也可。由此，也能够实现布状、绳状的换能器。在做成布状、绳状时，只要达成本发明的目的，也可以与换能器以外的其他的纤维组合来进行混纤、交织、交编等，此外，也可以装入到树脂等来使用。

（电信号的输出）

本发明的换能器能够将向表面的接触、压力、形状变化输出为电信号。

作为本发明的换能器的形状的具体例，可举出帽子、手套、袜子等穿着的衣服、支承器（supporter）、手帕等。本发明的换能器能够以这些形状用于触摸面板、人或动物的表面压敏传感器、感知关节部的弯曲、拧、伸缩的传感器。例如，在用于人的情况下，对接触或运动进行检测，能够用作医疗用途等的关节等的运动的信息收集、娱乐（amusement）用途、用于移动失去的组织或机器人（robot）的接口。此外，能够用作模仿了动物或人型的玩偶或机器人的表面压敏传感器、感知关节部的弯曲、拧、伸缩的传感器。此外，能够用作床单或枕头等寝具、鞋底、手套、椅子、地毯、布袋、旗等的表面压敏传感器或形状变化传感器。

进而，本发明的传感器由于为布帛状，所以具有伸缩性和柔软性，因此，通过贴附或包覆于所有构造物的整体或一部分的表面，从而能够用作表面压敏传感器、形状变化传感器。

再有，本发明的换能器能够将电信号作为输出取出，因此，也能够将该电信号用作用于移动其他的设备的电力源或进行蓄电等发电元件。具体地，可举出由于用于人、动物、机器人、机械等主动地运动的可动部造成的发电、从鞋底、地毯、外部受到压力的构造物的表面处的发电、由于流体中的形状变化造成的发电等。由于利用流体中的形状变化来发出电信号，所以，也能够使流体中的带电性物质吸附或抑制附着。

（电信号的输入）

本发明的换能器能够通过电信号来显现向表面的接触、压力、形状变化、振动。

作为本发明的换能器的形状的具体例，可举出包含帽子、手套、袜子等的穿着的衣服、支承器、手帕等的形状。本发明的换能器能够以这些形状用于对人或动物的表面提供压力的致动器（actuator）、对关节部的弯曲、拧、伸缩进行支持的致动器。例如，在用于人的情况下，能够进行提供接触或运动或压力的娱乐用途或者移动失去的组织。此外，能够用作使模仿了动物或人型的玩偶或机器人的表面膨胀或伸长的致动器、对关节部提供弯曲、拧、伸缩等运动的致动器。此外，能够用作移动床单或枕头等寝具、鞋底、手套、椅子、地毯、布袋、旗等的表面的致动器或根据电信号进行形状变化的手帕、包袱、布袋等布状的所有形状的致动器。

进而，在本发明中，致动器由于为布帛状，所以具有伸缩性和柔软性，因此，通过贴附或包覆于所有构造物的整体或一部分的表面，从而能够用作改变表面形状的致动器。

此外，本发明的换能器能够将电信号作为输入来工作，因此，也能够用作利用其振动来产生声音的扬声器。

（压电元件的另一方式1）

本发明包含换能器，所述换能器包含以下的另一方式的压电元件（图13、实施例8）。

1. 一种压电元件，包含在纤维实施导电体涂敷的导电性纤维、包覆于其表面的压电性高分子、以及在该压电性高分子的表面形成的表面导电层。

2. 根据前项1所述的压电元件，压电性高分子主要包含聚乳酸。

3. 根据前项1或2所述的压电元件，压电性高分子主要包含聚-L-乳酸或聚-D-乳酸，它们的光学纯度为99%以上。

4. 根据前项2或3所述的压电元件，压电性高分子单轴取向并且包含晶体。

5. 根据前项1~4的任一项所述的压电元件，导电性纤维为在合成纤维实施导电体涂敷后的纤维。

6. 根据前项1~5的任一项所述的压电元件，为检测施加到压电元件的应力和/或应力所施加的位置的传感器。

7. 根据前项6所述的压电元件，所检测的施加到压电元件的应力为向压电元件表面的摩擦力。

（导电性纤维）

关于导电性纤维的直径，优选的是1μm~10mm，更优选的是10μm~5mm，进而优选的是0.1mm~2mm。当直径小时，强度降低，处理变得困难，此外，在直径大的情况下，柔性成为牺牲。作为导电性纤维的剖面形状，根据压电元件的设计和制造的观点，优选的是圆或者椭圆，但是，并不限定于此。压电性高分子与导电性纤维尽可能紧贴是优选的，但是，为了改良紧贴性，也可以在导电性纤维与压电性高分子之间设置锚定（anchor）层或粘接层等。

作为导电性纤维的基纤维（实施导电体涂敷的纤维），为了改善耐久性，优选的是天然纤维、半天然纤维、合成纤维。

关于导电性纤维的基纤维，例示出棉、麻、丝等天然纤维、人造纤维、铜氨纤维、三醋酸酯、双醋酸酯等半合成纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚乙醇酸、聚丁二酸丁二醇酯等聚酯类纤维和其共聚纤维、尼龙6、尼龙66、尼龙46、尼龙410、尼龙610、尼龙10、尼龙11、尼龙12、尼龙6T、尼龙8T、尼龙10T等聚酰胺类纤维和其共聚纤维、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃类纤维、聚苯硫醚纤维、聚碳酸酯纤维、芳族聚酰胺纤维、其他的合成纤维。此外，也可以为这些纤维之中的2种类以上的复合纤维。但是，从操作性或耐久性的观点出发优选将合成纤维用作基纤维。

在基纤维的表面涂敷的导电体示出导电性，只要起到本发明的效果，则使用哪一个都可以。

例如，能够使用金、银、铂、铜、镍、锡、锌、钯、铜、氧化铟锡等以及它们的混合物或合金等。再有，也不限制涂敷方法或其手段。关于涂敷包含金属的浆状的导电体或者通过电镀、化学镀或真空蒸镀等涂敷导电体后的纤维，能够广泛地应用本发明。

此外，也能够将聚苯胺、聚乙炔、聚（对苯撑乙烯）、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯硫醚等导电性高分子用作导电体。此外，关于这些导电体，也能够并用多个种类。

关于导电性纤维，存在成为集合若干纤维丝的束的多纤维丝，但是，可以使用其，此外，也可以仅使用由1个构成的单纤维丝。根据电特性的长稳定性的观点，利用了多纤维丝更优选。关于单纤维丝的直径，优选的是1μm~5000μm，更优选的是2μm~100μm。进而优选的是3μm~10μm。关于纤维丝数量，优选的是10个~100000个，更优选的是100个~50000个，进而优选的是500个~30000个。

（压电性高分子）

关于包覆导电性纤维的压电性高分子的厚度，优选的是1μm~5mm，更优选的是5μm~3mm，进而优选的是10μm~1mm，最优选的是20μm~0.5mm。当过薄时，存在在强度的方面成为问题的情况，此外，当过厚时，存在难以取出电输出的情况。

为该压电性高分子的导电性纤维的包覆状态，但是，作为由导电性纤维和压电性高分子构成的纤维的形状，在将导电性纤维与表面导电层的距离保持为固定这样的意思下优选尽可能接近同心圆状。对于形成由导电性纤维和压电性高分子构成的纤维的方法，并不被特别限定，但是，例如存在使导电性纤维为内侧并使压电性高分子为外侧来共同挤压而进行熔融纺丝之后进行延伸的方法等。此外，也可以使用在导电性纤维的纤维周面上包覆熔融挤压后的压电性高分子并在包覆时施加延伸应力由此使压电性高分子延伸取向的方法。进而，也可以是预先制作中空的由延伸后的压电性高分子构成的纤维并在其中插入导电性纤维的方法。

此外，也可以是通过各自的工序制作导电性纤维和由延伸后的压电性高分子构成的纤维并用由压电性高分子构成的纤维卷绕导电性纤维等来包覆的方法。

在该情况下，优选以尽可能接近同心圆状的方式包覆。此外，例如，也可以使用将内侧的导电性纤维、压电性高分子、表面导电层共同挤压而进行熔融纺丝之后进行延伸的方法来一次形成3层。

作为在通过各自的工序制作导电性纤维和由延伸后的压电性高分子构成的纤维的情况下并且将聚乳酸用作压电性高分子的情况下的优选的纺丝、延伸条件，熔融纺丝温度优选150~250℃，延伸温度优选40~150℃，延伸倍率优选1.1倍至5.0倍，此外，作为晶体化温度分别优选的是80~170℃。

作为压电性高分子，只要是聚偏二氟乙烯、聚乳酸等示出压电性的高分子，则能够利用，但是，优选主要由聚乳酸构成。关于聚乳酸，由于在熔融纺丝之后通过延伸容易地进行取向来示出压电性而不需要在聚偏二氟乙烯等中需要的电场取向处理的方面，生产性优越。进而，由聚乳酸构成的压电性纤维由于向其轴方向的拉伸或压缩应力而极化小，作为压电元件发挥作用是困难的，但是，通过剪应力得到比较大的电输出，在具有容易对压电性高分子赋予剪应力的结构体的本发明的压电元件中是优选的。

在通过将压电性高分子的纤维卷绕到导电性纤维来进行包覆的情况下，作为压电性高分子的纤维，可以使用将多个纤维丝束起的多纤维丝，此外，也可以使用单纤维丝。

作为将由压电性高分子构成的纤维卷绕到导电性纤维来进行包覆的方式，例如，可以通过将由压电性高分子构成的纤维做成编织管那样的方式，将导电性纤维作为芯插入到该管中来进行包覆。此外，也可以在对由压电性高分子构成的纤维进行制绳来制造圆编织物时，将导电性纤维作为芯线并在其周围制作使用了由压电性高分子构成的纤维的圆编织绳，由此，进行包覆。

关于单线直径，优选的是1μm~5mm，更优选的是5μm~2mm，进而优选的是10μ~1mm。作为纤维丝数量，优选1个~100000个，更优选的是50个~50000个，进而优选的是100个~20000个。

关于压电性高分子，优选主要包含聚乳酸。在此的“主要”是指优选90mol%以上，更优选95mol%以上，进而优选98mol%以上。

再有，在将多纤维丝用作导电性纤维的情况下，只要压电性高分子以多纤维丝的表面（纤维周面）的至少一部分接触的方式来包覆即可，可以压电性高分子包覆于构成多纤维丝的全部的纤维丝表面（纤维周面），此外，也可以不这样做。只要考虑作为压电性元件的性能、操作性等来适当设定向构成多纤维丝的内部的各纤维丝的包覆状态即可。

作为聚乳酸，根据其晶体构造，可举出将L-乳酸、L-丙交酯聚合而成的聚-L-乳酸。此外，可举出将D-乳酸、D-丙交酯聚合而成的聚-D-乳酸。此外，存在由聚-L-乳酸和聚-D-乳酸的混合构造构成的立构复合聚乳酸等。关于聚乳酸，只要是示出压电性的聚乳酸，则都能够利用。可是，根据压电系数的高低的观点，优选的是聚-L-乳酸、聚-D-乳酸。聚-L-乳酸、聚-D-乳酸分别针对相同的应力而极化相反，因此，也能够根据目的将它们组合来使用。

关于聚乳酸的光学纯度，优选的是99%以上，更优选的是99.3%以上，进而优选的是99.5%以上。当光学纯度为不足99%时，存在压电系数显著降低的情况，存在难以通过向压电元件表面的摩擦力来得到充分的电输出的情况。

压电性高分子主要包含聚-L-乳酸或聚-D-乳酸，它们的光学纯度为99%以上是优选的。

关于压电性高分子，优选的是单轴取向且包含晶体的高分子，更优选的是具有晶体的单轴取向聚乳酸。原因是因为，聚乳酸在其晶体状态和单轴取向下示出大的压电性。

聚乳酸为水解比较早的聚酯，因此，在耐湿热性为问题的情况下，也可以添加异氰酸盐、环氧、碳化二亚胺化合物等水解防止剂。此外，也可以根据需要添加磷酸类化合物等氧化防止剂、增塑剂、光劣化防止剂等来进行物性改良。此外，聚乳酸也可以用作与其他的聚合物的合金，但是，如果将聚乳酸用作主要的压电性高分子，则至少含有50重量%以上是优选的，进而优选的是70重量%以上，最优选的是90重量%以上。

作为做成合金的情况下的聚乳酸以外的聚合物，作为优选的例子可举出聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯共聚物、聚甲基丙烯酸酯等，但是，并不限定于这些，只要起到本发明的效果，则使用怎样的聚合物都可以。

（表面导电层）

作为表面导电层的材料，只要是示出导电性的材料，则能够使用。作为材料，具体地，能够使用涂敷有包含金、银或铜等金属的浆状物的材料、蒸镀有金、银、铜、氧化铟锡等的材料、聚苯胺、聚乙炔、聚（对苯撑乙烯）、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯硫醚、碳纤维等导电性高分子等。从良好地保持导电性的观点出发，作为体积电阻率，优选的是10^-1Ω·cm以下，更优选的是10^-2Ω·cm以下，进而优选的是10^-3Ω·cm以下。

作为该表面导电层的厚度，优选的是10nm~100μm，更优选的是20nm~10μm，进而优选的是30nm~3μm。当过薄时，存在导电性差而难以得到电输出的情况，此外，当过厚时，存在失去柔性的情况。

作为表面导电层，可以形成在压电性高分子上的整个表面，此外，也可以离散地形成。其配置方法能够根据目的来设计，因此，关于其配置，未特别限定。通过离散地配置该表面导电层并从各个表面导电层取出电输出，从而能够检测施加到压电元件的应力的强度和位置。

以表面导电层的保护即从人的手等的接触防止作为最外层的表面导电层为目的来设置某些保护层也可。关于该保护层，优选的是绝缘性，从柔性等的观点出发，更优选由高分子构成的保护层。当然，在该情况下变为摩擦保护层上，但是，只要由该摩擦产生的剪应力能够到达至压电性高分子而引起其极化，则未特别限定。作为保护层，并不限定于利用高分子等的涂敷形成的保护层，也可以是薄膜等或者组合了它们的保护层。作为保护层，优选使用环氧树脂、丙烯酸树脂等。

作为保护层的厚度尽可能薄更容易将剪应力传至压电性高分子，但是，当过薄时容易产生破坏等问题，因此，优选的是10nm~200μm，更优选的是50nm~50μm，进而优选的是70nm~30μm，最优选的是100nm~10μm。

也存在压电元件以1个来使用的情况，但是，也可以排列多个来使用，或者制造编织为布帛状来使用，或者制绳为编织绳。由此，也能够实现布帛状、绳状的压电元件。在做成布帛状、绳状时，只要达成本发明的目的，也可以与压电元件以外的其他的纤维组合来进行混纤、交织、交编等。此外，也可以装入到智能电话的框体的树脂等来使用。

（压电元件的另一方式2）

本发明包含换能器，所述换能器包含以下的另一方式的压电元件（图15、实施例9）。

1. 一种压电元件，包含至少2个由压电性高分子包覆了在纤维实施了导电体涂敷的导电性纤维的表面的包覆纤维，各包覆纤维彼此大致平行地配置，并且，表面的压电性高分子彼此接触。

2. 根据前项1所述的压电元件，压电性高分子主要包含聚乳酸。

3. 根据前项1或2所述的压电元件，压电性高分子主要包含聚-L-乳酸或聚-D-乳酸，它们的光学纯度为99%以上。

4. 根据前项1~3的任一项所述的压电元件，压电性高分子单轴取向并且包含晶体。

5. 根据前项1~4的任一项所述的压电元件，导电性纤维为在合成纤维实施导电体涂敷后的纤维。

6. 根据前项1~5的任一项所述的压电元件，为检测施加到压电元件的应力的大小和/或所施加的位置的传感器。

7. 根据前项6所述的压电元件，所检测的施加到压电元件的应力为向压电元件表面的摩擦力。

（包覆纤维）

压电元件包含至少2个由压电性高分子包覆了导电性纤维的表面的包覆纤维。

图15是表示压电元件的一个方式的构造示意图。图15中的附图标记1为压电性高分子，附图标记2为导电性纤维。

关于压电元件的长度，未特别限定，但是，可以在制造中连续制造而在之后切成希望的长度来利用。在作为实际的压电元件的利用中，为1mm~10m，优选的是5mm~2m，更优选的是1cm~1m。当长度短时，失去作为纤维形状的便利性，此外，当长时，由于导电性纤维的电阻值的问题等而存在电输出降低等问题。

（导电性纤维）

作为导电性纤维的材料，为了赋予耐久性，优选的是使用导电体涂敷天然纤维、半天然纤维、合成纤维的表面后的纤维。为了高效率地取出来自压电性高分子的电输出，优选电阻低。作为体积电阻率，优选的是10^-1Ω·cm以下，更优选的是10^-2Ω·cm以下，进而优选的是10^-3Ω·cm以下。

作为导电性纤维的基纤维（实施导电体涂敷的纤维），为了改善耐久性，优选的是天然纤维、半天然纤维、合成纤维。

关于导电性纤维的基纤维，例示出棉、麻、丝等天然纤维、人造纤维、铜氨纤维、三醋酸酯、双醋酸酯等半合成纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚乙醇酸、聚丁二酸丁二醇酯等聚酯类纤维和其共聚纤维、尼龙6、尼龙66、尼龙46、尼龙410、尼龙610、尼龙10、尼龙11、尼龙12、尼龙6T、尼龙8T、尼龙10T等聚酰胺类纤维和其共聚纤维、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃类纤维、聚苯硫醚纤维、聚碳酸酯纤维、芳族聚酰胺纤维、其他的合成纤维。此外，也可以为这些纤维之中的2种类以上的复合纤维。但是，从操作性或耐久性的观点出发优选将合成纤维用作基纤维。

在基纤维的表面涂敷的导电体示出导电性，只要起到本发明的效果，则使用哪一个都可以。

例如，能够使用金、银、铂、铜、镍、锡、锌、钯、铜、氧化铟锡等以及它们的混合物或合金等。再有，也不限制涂敷方法或其手段。关于涂敷包含金属的浆状的导电体或者通过电镀、化学镀或真空蒸镀等涂敷导电体后的纤维，能够广泛地应用本发明。

此外，也能够将聚苯胺、聚乙炔、聚（对苯撑乙烯）、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯硫醚等导电性高分子用作导电体。此外，关于这些导电体，也能够并用多个种类。

关于导电性纤维的直径，优选的是1μm~10mm，更优选的是10μm~5mm，进而优选的是0.1mm~2mm。当直径小时，强度降低，处理变得困难，此外，在直径大的情况下，柔性成为牺牲。

作为导电性纤维的剖面形状，根据压电元件的设计和制造的观点，优选的是圆或者椭圆，但是，并不限定于此。当然，导电性纤维可以仅以1个来使用，也可以束起多个来使用。

关于导电性纤维，成为集合若干纤维丝的束的多纤维丝是普通的，但是，可以使用其，此外，也可以仅使用由1个构成的单纤维丝。根据电特性的长稳定性的观点，利用了多纤维丝更优选。

关于单纤维丝的直径，优选的是1μm~5000μm，更优选的是2μm~100μm。进而优选的是3μm~10μm。关于纤维丝数量，优选的是10个~100000个，更优选的是100个~50000个，进而优选的是500个~30000个。

（压电性高分子）

作为压电性高分子，只要是聚偏二氟乙烯、聚乳酸等示出压电性的高分子，则能够利用，但是，优选主要包含聚乳酸。关于聚乳酸，由于在熔融纺丝之后通过延伸容易地进行取向来示出压电性而不需要在聚偏二氟乙烯等中需要的电场取向处理的方面，生产性优越。进而，由聚乳酸构成的压电性纤维由于向其轴方向的拉伸或压缩应力而极化小，作为压电元件发挥作用是困难的，但是，通过剪应力得到比较大的电输出，在具有容易对压电性高分子赋予剪应力的结构体的本发明的压电元件中是优选的。

关于压电性高分子，优选主要包含聚乳酸。在此，“主要”是指优选90mol%以上，更优选95mol%以上，进而优选98mol%以上。

作为聚乳酸，根据其晶体构造，可举出将L-乳酸、L-丙交酯聚合而成的聚-L-乳酸。此外，可举出将D-乳酸、D-丙交酯聚合而成的聚-D-乳酸。此外，可举出由聚-L-乳酸和聚-D-乳酸的混合构造构成的立构复合聚乳酸等。关于聚乳酸，只要是示出压电性的聚乳酸，则都能够利用。根据压电系数的高低的观点，优选的是聚-L-乳酸、聚-D-乳酸。聚-L-乳酸、聚-D-乳酸分别针对相同的应力而极化相反，因此，也能够根据目的将它们组合来使用。

关于聚乳酸的光学纯度，优选的是99%以上，更优选的是99.3%以上，进而优选的是99.5%以上。当光学纯度为不足99%时，存在压电系数显著降低的情况，存在难以通过向压电元件表面的摩擦力来得到充分的电输出的情况。压电性高分子主要包含聚-L-乳酸或聚-D-乳酸，它们的光学纯度为99%以上是优选的。

关于压电性高分子，优选的是在包覆纤维的纤维轴方向上单轴取向且包含晶体的高分子，更优选的是具有晶体的单轴取向聚乳酸。原因是因为，聚乳酸在其晶体状态和单轴取向下示出大的压电性。

聚乳酸为水解比较早的聚酯，因此，在耐湿热性为问题的情况下，也可以添加异氰酸盐化合物、恶唑啉化合物、环氧化合物、碳化二亚胺化合物等水解防止剂。此外，也可以根据需要添加磷酸类化合物等氧化防止剂、增塑剂、光劣化防止剂等来进行物性改良。

此外，聚乳酸也可以用作与其他的聚合物的合金，但是，如果将聚乳酸用作主要的压电性高分子，则至少含有50重量%以上是优选的，进而优选的是70重量%以上，最优选的是90重量%以上。

作为做成合金的情况下的聚乳酸以外的聚合物，作为优选的例子可举出聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯共聚物、聚甲基丙烯酸酯等，但是，并不限定于这些，只要起到本发明的效果，则使用怎样的聚合物都可以。

（包覆）

关于各导电性纤维，表面由压电性高分子包覆。关于包覆导电性纤维的压电性高分子的厚度，优选的是1μm~10mm，更优选的是5μm~5mm，进而优选的是10μm~3mm，最优选的是20μm~1mm。当过薄时，存在在强度的方面成为问题的情况，此外，当过厚时，存在难以取出电输出的情况。

压电性高分子与导电性纤维尽可能紧贴是优选的，为了改良紧贴性，也可以在导电性纤维与压电性高分子之间设置锚定层或粘接层等。

关于包覆的方法和形状，只要能够针对所施加的应力取出电输出，则不被特别限定。例如，可举出通过制作电线的要领使熔融后的压电性高分子包覆于导电性纤维的周围或者在导电性纤维的周围卷绕压电性高分子的线或者用压电性高分子薄膜夹持导电性纤维来粘接等方法。此外，在像这样利用压电性高分子进行包覆时，可以预先设置3个以上的导电性纤维。此外，也能够通过在用压电性高分子仅包覆导电性纤维的一个之后粘接压电性高分子的表面来得到本发明的压电元件。粘接的方法也未被特别限定，但是，可举出粘接剂的使用、熔敷等。也可以仅进行紧贴。

为该压电性高分子的导电性纤维的包覆状态，但是，作为导电性纤维和压电性高分子的形状，并不被特别限定，但是，例如，在通过使以压电性高分子包覆一个导电性纤维的纤维从后粘接的方法来得到本发明的压电元件的情况下，在使导电性纤维间的距离保持为固定这样的意思下优选尽可能接近同心圆状。

再有，在将多纤维丝用作导电性纤维的情况下，只要压电性高分子以多纤维丝的表面（纤维周面）的至少一部分接触的方式来包覆即可。

压电性高分子包覆于构成多纤维丝的全部的纤维丝表面（纤维周面）也可。只要考虑作为压电性元件的性能、操作性等来适当设定向构成多纤维丝的内部的各纤维丝的包覆状态即可。压电元件包含至少2个导电性纤维，但是，导电性纤维并不限定于2个，也可以更多。

（平行）

各导电性纤维彼此大致平行地配置。关于导电性纤维间的距离，优选的是1μm~10mm，更优选的是5μm~5mm，进而优选的是10μm~3mm，最优选的是20μm~1mm。当过近时，存在在强度的方面成为问题的情况，当过远时，存在难以取出电输出的情况。在此，“彼此大致平行地配置”意味着多个导电性纤维以彼此不接触的方式配置，根据导电性纤维的纤维长度，所容许的偏离角不同。

（接触）

关于各包覆纤维，表面的压电性高分子彼此相互接触。存在将导电性纤维作为芯而将压电性高分子作为包覆层的包覆纤维在表面的包覆层彼此接触的方式。此外，也存在用2个压电性高分子薄膜夹持平行排列的多个导电性纤维来包覆的方式。

（制造方法（i））

关于压电元件，能够至少粘接2个用压电性高分子包覆1个导电性纤维的表面后的包覆纤维来进行制造。作为该方法可举出以下的方法。

（i-1）存在使导电性纤维为内侧并使压电性高分子为外侧来共同挤压而进行熔融纺丝之后进行延伸的方法等。

（ii-2）此外，也可以使用在导电性纤维上包覆熔融挤压后的压电性高分子并在包覆时施加延伸应力由此使压电性高分子延伸取向的方法。

（iii-3）此外，也可以是预先制作中空的由延伸后的压电性高分子构成的纤维并在其中插入导电性纤维的方法。

（iv-4）此外，也可以是通过各自的工序制作导电性纤维和由延伸后的压电性高分子构成的纤维并用由压电性高分子构成的纤维卷绕于导电性纤维等来包覆的方法。在该情况下，优选以尽可能接近同心圆状的方式包覆。

在该情况下，作为将聚乳酸用作压电性高分子的情况下的优选的纺丝、延伸条件，熔融纺丝温度优选150~250℃，延伸温度优选40~150℃，延伸倍率优选1.1倍至5.0倍，此外，作为晶体化温度分别优选的是80~170℃。

作为卷绕的压电性高分子的纤维，可以使用将多个纤维丝束起的多纤维丝，此外，也可以使用单纤维丝。

作为卷绕来包覆的方式，例如，可以通过将由压电性高分子构成的纤维做成编织管那样的方式，将导电性纤维作为芯插入到该管中来进行包覆。此外，也可以在对由压电性高分子构成的纤维进行制绳来制造圆编织物时，将导电性纤维作为芯线并在其周围制作使用了由压电性高分子构成的纤维的圆编织绳，由此，进行包覆。关于由压电性高分子构成的纤维的单线直径，优选的是1μm~5mm，更优选的是5μm~2mm，进而优选的是10μm~1mm。作为纤维丝数量，优选1个~100000个，更优选的是50个~50000个，进而优选的是100个~20000个。

通过粘接多个用以上那样的方法制造的用压电性高分子包覆导电性纤维的表面后的包覆纤维，从而能够得到本发明的压电元件。

（制造方法（ii））

此外，用压电性高分子包覆平行排列的多个导电性纤维，由此，也能够得到压电元件。例如，通过利用2个压电性高分子的薄膜夹持平行排列的多个导电性纤维，从而能够得到压电元件。此外，通过将该压电元件切成长方形状，从而能够得到柔性优越的压电元件。

（保护层）

也可以在压电元件的最外侧表面设置保护层。关于该保护层，优选的是绝缘性，从柔性等观点出发，更优选由高分子构成的保护层。当然，在该情况下变为对保护层上进行摩擦，但是，只要由该摩擦产生的剪应力能够到达至压电性高分子而引起其极化，则未特别限定。作为保护层，不限定于利用高分子等的涂敷形成的保护层，也可以是薄膜等或者组合了它们的保护层。作为保护层，优选使用环氧树脂、丙烯酸树脂等。

作为保护层的厚度而尽可能薄更容易将剪应力传至压电性高分子，但是，当过薄时容易产生保护层本身被破坏等问题，因此，关于保护层的厚度，优选的是10nm~200μm，更优选的是50nm~50μm，进而优选的是70nm~30μm，最优选的是100nm~10μm。也能够通过该保护层来形成压电元件的形状。

（多个压电元件）

此外，也能够排列多个压电元件来使用。作为排列方法，一维地以一段来排列也可，二维地重叠地排列也可，进而编织成布状来使用或者制绳为编织绳也可。由此，也能够实现布状、绳状的压电元件。在做成布状、绳状时，只要达成本发明的目的，也可以与压电元件以外的其他的纤维组合来进行混纤、交织、交编等，此外，也可以装入到智能电话的框体的树脂等来使用。在像这样排列多个压电元件来使用时，压电元件在表面不具有电极，因此，有其排列方法、针织方法能够广泛地选择这样的优点。

（压电元件的应用技术）

关于压电元件，无论是哪一种方式，都能够用作对摩擦压电元件表面等而施加的应力的大小和/或所施加的位置进行进车的传感器。再有，关于压电元件，如果通过摩擦以外的挤压力等对压电性高分子施加剪应力，则当然能够取出电输出。

在此，“所施加的应力”如本发明的目的所记载意味着用手指的表面摩擦的程度的应力，作为该用手指的表面摩擦的程度的应力的目标，大概为1~100Pa。当然，即使为此以上，也能够检测所施加的应力及其施加位置。

在用手指等进行输入的情况下，优选的是，即使是1gf以上50gf以下（10mmN以上500mmN以下）的负荷也进行工作，进而优选的是，以1gf以上10gf以下（10mmN以上100mmN以下）的负荷进行工作是优选的。当然，如上述，即使是超过50gf（500mmN）的负荷，也进行工作。

此外，关于压电元件，无论是哪一种方式，都能够通过施加电信号而用作致动器。因此，压电元件能够用作布帛状的致动器。致动器通过对施加的电信号进行控制，从而能够在布帛表面的一部分形成凸部或凹部、将布帛整体做成卷形状。本发明的致动器能够把持物品。此外，能够使变化成卷绕于人体（臂、腿、腰等）的形状来作为支承器等发挥作用。

实施例

以下，利用实施例进一步具体地记载本发明。本发明不由此受到任何的限定。

实施例1

（聚乳酸的制造）

使用以下的方法来制造了在实施例1中使用的聚乳酸。

对L-丙交酯（（股份）武藏野化学研究所制、光学纯度100%）100重量份添加0.005重量份的辛酸锡并在氮环境下通过带有搅拌翼的反应机在180℃下反应2小时，对辛酸锡添加1.2倍当量的磷酸，之后，在13.3Pa下减压除去残存的丙交酯，进行切片（chip）化，得到了聚-L-乳酸（PLLA1）。得到的PLLA1的重量平均分子量为15.2万，玻化温度（Tg）为55℃，熔点为175℃。

（压电性纤维）

从24孔的盖以20g/min涌出在240℃下熔融后的PLLA1，以887m/min取回。以80℃、2.3倍对该未延伸多纤维丝进行延伸，并在100℃下进行热固定处理，由此，得到了84dTex/24纤维丝的多纤维丝单轴延伸线1。将该多纤维丝单轴延伸线1汇总成8束，做成了压电性纤维1。

（导电性纤维）

将作为东邦tenax（股份）制的碳纤维多纤维丝的品名“HTS40 3K”用作导电性纤维1。该导电性纤维1为将3000个直径7.0μm的纤维丝做成1束的多纤维丝，体积电阻率为1.6×10^-3Ω·cm。

（绝缘性纤维）

从48孔的盖以45g/min涌出在280℃下熔融后的聚对苯二甲酸乙二醇酯，以800m/min取回。以80℃、2.5倍对该未延伸线进行延伸，并在180℃下进行热固定处理，由此，由此得到了167dTex/48纤维丝的多纤维丝延伸线。将该多纤维丝延伸线汇总成4束，做成了绝缘性纤维1。

制作了如图1所示那样在经线配置有绝缘性纤维1而在纬线交替地配置有压电性纤维1、导电性纤维1的平纹织物1。制作了如图2所示那样在经线交替地配置有压电性纤维1和绝缘性纤维1而在纬线交替地配置有导电性纤维1和绝缘性纤维1的缎纹织物1。

如图3所示那样在袖缝上上述的平纹织物1和缎纹织物1。

将夹持各个梭织物中的压电性纤维的一对导电性纤维作为信号线连接于示波器（横河电机（股份）制数字示波器DL6000系列商品名“DL6000”）。在连接该信号线的状态下弯曲或拧臂时，得到图4~7所示那样的电信号，能够根据弯曲和拧的方向而分别独立地得到相反的信号，能够得到非常地具有柔软性的布帛状的关节传感器。

实施例2

（聚乳酸的制造）

使用以下的方法来制造了在实施例2中使用的聚乳酸。

对L-丙交酯（（股份）武藏野化学研究所制、光学纯度100%）100重量份添加0.005重量份的辛酸锡并在氮环境下通过带有搅拌翼的反应机在180℃下反应2小时，对辛酸锡添加1.2倍当量的磷酸，之后，在13.3Pa下减压除去残存的丙交酯，进行切片化，得到了聚-L-乳酸（PLLA1）。得到的PLLA1的重量平均分子量为15.2万，玻化温度（Tg）为55℃，熔点为175℃。

（压电性纤维）

从24孔的盖以20g/min涌出在240℃下熔融后的PLLA1，以887m/min取回。以80℃、2.3倍对该未延伸多纤维丝进行延伸，并在100℃下进行热固定处理，由此，得到了84dTex/24纤维丝的多纤维丝单轴延伸线1。将该多纤维丝单轴延伸线1汇总成8束，做成了压电性纤维1。

（导电性纤维）

将作为东邦tenax（股份）制的碳纤维多纤维丝的品名“HTS40 3K”用作导电性纤维1。该导电性纤维1为将3000个直径7.0μm的纤维丝做成1束的多纤维丝，体积电阻率为1.6×10^-3Ω·cm。

（绝缘性纤维）

从48孔的盖以45g/min涌出在280℃下熔融后的聚对苯二甲酸乙二醇酯，以800m/min取回。以80℃、2.5倍对该未延伸线进行延伸，并在180℃下进行热固定处理，由此，由此得到了167dTex/48纤维丝的多纤维丝延伸线。将该多纤维丝延伸线汇总成4束，做成了绝缘性纤维1。

制作了如图8所示那样在经线配置有绝缘性纤维1而在纬线交替地配置有压电性纤维1、导电性纤维1的平纹织物1。将该平纹织物切出为经线方向10mm、纬线方向100mm，在对夹持着压电性纤维的一对导电性纤维施加5.8Hz、5kV的电压时，平纹织物1弯曲500μm，确认了作为致动器发挥作用。

实施例3~6

（聚乳酸的制造）

使用以下的方法来制造了在实施例3~6中使用的聚乳酸。

对L-丙交酯（（股份）武藏野化学研究所制、光学纯度100%）100重量份添加0.005重量份的辛酸锡并在氮环境下通过带有搅拌翼的反应机在180℃下反应2小时，对辛酸锡添加1.2倍当量的磷酸，之后，在13.3Pa下减压除去残存的丙交酯，进行切片化，得到了聚-L-乳酸（PLLA1）。得到的PLLA1的重量平均分子量为15万，玻化温度（Tg）为55℃，熔点为175℃。

（压电元件的评价）

在实施例3~6中，如以下那样评价了压电元件。

对压电元件施加变形，由此，对压电特性进行评价。在图2中示出评价系统。电压评价使用了横河电机（股份）制的数字示波器DL6000系列商品名“DL6000”。

使用以下的方法来制造了在实施例3~6中使用的压电性纤维、导电性纤维、绝缘性纤维。

（压电性纤维）

从24孔的盖以20g/min涌出在240℃下熔融后的PLLA1，以887m/min取回。以80℃、2.3倍对该未延伸多纤维丝进行延伸，并在100℃下进行热固定处理，由此，得到了84dTex/24纤维丝的多纤维丝单轴延伸线1。将该多纤维丝单轴延伸线1汇总成8束，做成了压电性纤维1。

（导电性纤维）

将帝人（股份）制的铜蒸镀芳族聚酰胺纤维用作导电性纤维，对该纤维使在树脂温度200℃下熔融后的PLLA1包覆为同心圆状并立刻在空气中冷却，得到了长度10m的包覆纤维1。

在此，包覆纤维1中的铜蒸镀芳族聚酰胺纤维为本发明中的导电性纤维，但是，该铜蒸镀芳族聚酰胺纤维的体积电阻率为1.0×10^-2Ω·cm。此外，该导电性纤维的直径为0.6mm，包覆的PLLA1层的厚度为0.3mm（包覆纤维1的直径为1.2mm）。

（绝缘性纤维）

从48孔的盖以45g/min涌出在280℃下熔融后的PET1，以800m/min取回。以80℃、2.5倍对该未延伸线进行延伸，并在180℃下进行热固定处理，由此，由此得到了167dTex/48纤维丝的多纤维丝延伸线。将该多纤维丝延伸线汇总成4束，做成了绝缘性纤维1。

实施例3

制作了如图9所示那样在经线配置有绝缘性纤维1而在纬线交替地配置有压电性纤维1、导电性纤维1的平纹织物。将该平纹织物之中的夹持压电性纤维的一对导电性纤维作为信号线与示波器连接，其他的导电性纤维与地线连接。通过用手指摩擦连结该信号线的导电性纤维所夹持的压电性纤维或者折弯纤维，从而得到0.02~0.03V左右的电压信号。确认了作为压电元件（传感器）发挥功能。此外，耐久性评价的结果是，在进行折叠测试2000次后压电性能也维持90%以上。

实施例4

制作了如图10所示那样在经线交替地配置有压电性纤维1和绝缘性纤维1而在纬线交替地配置有导电性纤维1和绝缘性纤维1的平纹织物。将该梭织物之中分离20mm的一对导电性纤维作为信号线与示波器连接，其他的导电性纤维与地线连接。通过用手指摩擦连结该梭织物的信号线的导电性纤维所夹持的压电性纤维，从而得到0.01V左右的电压信号。确认了作为压电元件（传感器）发挥功能。此外，耐久性评价的结果是，在进行折叠测试2000次后压电性能也维持90%以上。

实施例5

制作了如图11所示那样在经线配置有绝缘性纤维1而在纬线交替地配置有压电性纤维1、导电性纤维1的平纹织物。将该梭织物的两端附近的夹持压电性纤维的一对导电性纤维作为信号线与电压源连接，在施加电压时，在梭织物整体产生扭曲。确认了作为压电元件（致动器）发挥功能。此外，耐久性评价的结果是，在进行折叠测试2000次后也显现了该功能。

实施例6

如图12所示那样在经线配置有绝缘纤维1而在纬线按照绝缘性纤维1、导电性纤维1、压电性纤维1、导电性纤维1的顺序配置来制作了缎纹（缎纹）织物。将该梭织物之中夹持压电性纤维的一对导电性纤维作为信号线与示波器连接，在对梭织物施加拧的变形时，得到0.01V左右的电压信号。确认了作为压电元件（传感器）发挥功能。此外，耐久性评价的结果是，在进行折叠测试2000次后压电性能也维持90%以上。

实施例7

将帝人（股份）制的铜蒸镀芳族聚酰胺纤维作为芯并且将在实施例3中制作的多纤维丝单轴延伸线1作为圆编织物来制作了4个编织绳。

通过使用二氯甲烷使多纤维丝单轴延伸线的纤维周面溶解来熔敷该4个编织绳，得到了压电元件。

使用图14所示那样的结构对该压电元件进行压电特性的评价。已知通过摩擦该压电元件的表面而得到非常大到5V的电压，确认了发挥作为压电元件（传感器）的功能。此外，耐久性评价的结果是，在进行折叠测试2000次后压电性能也维持90%以上。

实施例8

（聚乳酸的制造）

对L-丙交酯（（股份）武藏野化学研究所制、光学纯度100%）100重量份添加0.005重量份的辛酸锡并在氮环境下通过带有搅拌翼的反应机在180℃下反应2小时，对辛酸锡添加1.2倍当量的磷酸，之后，在13.3Pa下减压除去残存的丙交酯，进行切片化，得到了聚-L-乳酸（PLLA1）。得到的PLLA1的重量平均分子量为15.2万，玻化温度（Tg）为55℃，熔点为175℃。

（压电元件的评价）

在实施例8中，如以下那样评价了压电元件。

与压电元件的长尺寸方向平行地使手指接触于表面导电层（金蒸镀面）表面并以约0.5m/s的速度摩擦，由此，对压电特性进行评价（负荷为50gf（500mmN）以下并以在全部实施例、比较例的范围内为大致相同的方式设定）。在图14中示出实施例的评价系统。电压评价使用横河电机（股份）制的数字示波器DL6000系列商品名“DL6000”来测定了其检测电压。

（耐久性评价）

在与导电性纤维垂直的方向上折叠各个压电元件。将其连续地重复2000次，再度进行了压电元件的评价。

（压电元件的制造）

将帝人（股份）制的铜蒸镀芳族聚酰胺纤维用作导电性纤维，对该纤维使在树脂温度200℃下熔融后的PLLA1包覆为同心圆状并立刻在空气中冷却，得到了长度10m的包覆纤维1。

在此，包覆纤维1中的铜蒸镀芳族聚酰胺纤维为本发明中的导电性纤维，但是，该铜蒸镀芳族聚酰胺纤维的体积电阻率为1.0×10^-2Ω·cm。此外，该导电性纤维的直径为0.6mm，包覆的PLLA1层的厚度为0.3mm（包覆纤维1的直径为1.2mm）。

接着，将该包覆纤维1切断成纤维长度12cm，仅将内侧的导电性纤维两端1cm 1cm地除去来制作了内侧的导电性纤维的长度为10cm并且外侧的PLLA1层的长度为12cm的包覆纤维2。接着，将该包覆纤维2放入到设定为温度80℃的拉伸试验机中，分别用夹子（nip）把持包覆纤维2两端的仅由PLLA1层构成的部分（端部的1cm），仅对外侧的PLLA1层进行单轴延伸。使延伸速度为200mm/min，以延伸倍率3倍进行延伸。之后，进而保持用夹子把持的状态使温度上升到140℃，进行5分钟加热处理，在晶体化后进行骤冷，从拉伸试验机取出了该包覆纤维2。

得到的包覆纤维2为2层同心圆状的结构，直径为0.8mm，包覆的PLLA1层的厚度为0.1mm。进而，在该包覆纤维表面的约一半通过蒸镀法以成为约100nm的厚度的方式涂敷金，得到了本发明的压电元件。该金的表面导电层的体积电阻率为1.0×10^-4Ω·cm。

在图13中记载有该压电元件的概略图。以同样的方法制作4个该压电元件，如图14所示那样将它们平行排列来进行了压电特性的评价。

压电元件的评价的结果是，已知仅通过摩擦表面就得到非常大到3V以上的电压的电压。确认了发挥作为压电元件（传感器）的功能。此外，耐久性评价的结果是，在进行折叠测试2000次后压电性能也维持90%以上。

实施例9

（聚乳酸的制造）

对L-丙交酯（（股份）武藏野化学研究所制、光学纯度100%）100重量份添加0.005重量份的辛酸锡并在氮环境下通过带有搅拌翼的反应机在180℃下反应2小时，对辛酸锡添加1.2倍当量的磷酸，之后，在13.3Pa下减压除去残存的丙交酯，进行切片化，得到了聚-L-乳酸（PLLA1）。得到的PLLA1的重量平均分子量为15.2万，玻化温度（Tg）为55℃，熔点为175℃。

（压电元件的评价）

在实施例9中，如以下那样评价了压电元件。

与压电元件的长尺寸方向平行地使手指接触并以约0.5m/s的速度摩擦，由此，对压电特性进行评价。在图16中示出实施例9中的评价系统。电压评价使用了横河电机（股份）制的数字示波器DL6000系列商品名“DL6000”。

（压电元件的制造）

将帝人（股份）制的铜蒸镀芳族聚酰胺纤维用作导电性纤维，对该纤维使在树脂温度200℃下熔融后的PLLA1包覆为同心圆状并立刻在空气中冷却，得到了长度10m的包覆纤维1。

在此，包覆纤维1中的铜蒸镀芳族聚酰胺纤维为本发明中的导电性纤维，但是，该铜蒸镀芳族聚酰胺纤维的体积电阻率为1.0×10^-2Ω·cm。此外，该导电性纤维的直径为0.6mm，包覆的PLLA1层的厚度为0.3mm（包覆纤维1的直径为1.2mm）。

接着，将该包覆纤维1切断成纤维长度12cm，仅将内侧的导电性纤维两端1cm 1cm地除去来制作了内侧的导电性纤维的长度为10cm并且外侧的PLLA1层的长度为12cm的包覆纤维2。接着，将该包覆纤维2放入到设定为温度80℃的拉伸试验机中，分别用夹子把持包覆纤维2两端的仅由PLLA1层构成的部分（端部的1cm），仅对外侧的PLLA1层进行单轴延伸。使延伸速度为200mm/min，以延伸倍率3倍进行延伸。之后，进而保持用夹子把持的状态使温度上升到140℃，进行5分钟加热处理，在晶体化后进行骤冷，从拉伸试验机取出了该包覆纤维2。

得到的包覆纤维2为2层同心圆状的结构，直径为0.9mm，包覆的PLLA1层的厚度为0.15mm。进而，使2个该包覆纤维2熔敷，除去表面的压电性高分子的端的部分，剥出导电性纤维，得到了图15所示那样的压电元件。

使用图16所示那样的结构对该压电元件进行压电特性的评价。压电元件的评价的结果是，已知仅通过摩擦表面就得到非常大到约6V的电压。确认了发挥作为压电元件（传感器）的功能。此外，耐久性评价的结果是，在进行折叠测试2000次后压电性能也维持90%以上。

发明效果

（将电信号作为输出的换能器）

本发明的将电信号作为输出的换能器能够通过使用通常的纤维材料并且采用以前的编织物构造来制作。换能器能够做成具有柔软性的布帛状。换能器能够做成手帕那样的可折叠的布帛状，进而能够做成能以穿着的衣服状等布帛来实现的所有形状。换能器能够用作布帛状的传感器或发电元件。

（将电信号作为输入的换能器）

本发明的将电信号作为输入的换能器能够通过使用通常的纤维材料并且采用以前的编织物构造来制作。换能器能够做成具有柔软性的布帛状。换能器能够做成手帕那样的可折叠的布帛状，进而能够做成能以穿着的衣服状等布帛来实现的所有形状。关于换能器，当施加电信号时形状发生变化，因此，也能够用作致动器。

产业上的可利用性

（将电信号作为输出的换能器）

本发明的将电信号作为输出的换能器能够用作布帛状的传感器或发电元件。

作为传感器的具体的例子，可举出做成包含帽子、手套、袜子等穿着的衣服、支承器、手帕状等形状的触摸面板、人或动物的表面压敏传感器、感知关节部的弯曲、拧、伸缩的传感器。

例如，在用于人的情况下，对接触或运动进行检测，能够用作医疗用途等的收集关节等的运动的信息的传感器。此外，能够用作娱乐用途、用于移动失去的组织或机器人的接口。此外，能够用作模仿了动物或人型的玩偶或机器人的表面压敏传感器、感知关节部的弯曲、拧、伸缩的传感器。

此外，能够用作床单或枕头等寝具、鞋底、手套、椅子、地毯、布袋、旗等的表面压敏传感器或形状变化传感器。

进而，本发明的传感器由于为布帛状，所以具有伸缩性和柔软性，因此，通过贴附或包覆于所有构造物的整体或一部分的表面，从而能够用作表面压敏传感器、形状变化传感器。

本发明的换能器能够将电信号作为输出取出，因此，也能够将该电信号用作用于移动其他的设备的电力源或进行蓄电等发电元件。具体地，可举出由于用于人、动物、机器人、机械等主动地运动的可动部造成的发电、从鞋底、地毯、外部受到压力的构造物的表面处的发电、由于流体中的形状变化造成的发电等。由于利用流体中的形状变化来发出电信号，所以，也能够使流体中的带电性物质吸附或抑制附着。

（将电信号作为输入的换能器）

关于本发明的将电信号作为输入的换能器，当施加电信号时形状发生变化，因此，也能够用作致动器。

例如，对做成布帛状的换能器施加电信号，能够使载置于布帛表面的对象物移动或将对象物包围或压缩或使其振动。

此外，通过控制向构成换能器的各压电元件外加的电信号，从而能够表现各种形状。进而，布帛自身进行振动，由此，也能够作为扬声器发挥作用。

作为具体的例子，能够用作做成包含帽子、手套、袜子等的穿着的衣服、支承器、手帕状等形状的对人或动物或物的表面提供压力的致动器。此外，能够用作对关节部的弯曲、拧、伸缩进行支持的致动器。例如，在用于人的情况下，能够进行提供接触或运动或压力的娱乐用途或者移动失去的组织。此外，能够用作使模仿了动物或人型的玩偶或机器人的表面膨胀或伸长的致动器、对关节部提供弯曲、拧、伸缩等运动的致动器。

此外，能够用作移动床单或枕头等寝具、鞋底、手套、椅子、地毯、布袋、旗等的表面的致动器或根据电信号进行形状变化的手帕、包袱、布袋等布状的所有形状的致动器。

进而，本发明的传感器由于为布帛状，所以具有伸缩性和柔软性，因此，通过贴附或包覆于所有构造物的整体或一部分的表面，从而能够用作改变表面形状的致动器。

再有，本发明的换能器能够将电信号作为输入来工作，因此，也能够用作利用其振动来产生声音的扬声器。