近年來，有許多可穿戴於身的數位終端(穿戴式終端)問世，形成了一個備受矚目的新興市場。穿戴式裝置已跳脫智慧型眼鏡或智慧型手表的領域，延伸到戒指型及裝進衣服內的穿著型終端的領域。目前已經出現了利用穿戴式終端的新服務及業務利用的先進案例，改變我們的生活方式及工作方式的可能性正逐漸浮上台面。
與穿戴式終端發展相呼應的是無線通訊技術等的快速進化。但因設計上的瓶頸及使用方式的便利性，也有許多裝置必須使用接線，想必接線在今後也將繼續為人們的生活帶來方便。觀察現有裝置的接線情況，數十年來並未大幅改變，幾乎看不到進化。接線所造成的麻煩(勾住或斷線等)仍然是很大的課題。為了解決這些麻煩，最
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| 圖1 伸縮電線內部構造示意圖 |
近有各種導電性伸縮電線問世。雖然其中有一部分已商品化，但市場上廣泛使用的商品則尚未存在。最大原因是，尚未存在能夠滿足實用性需求的伸縮電線。
本文將以旭化成開發的柔性伸縮電線(ROBODEN)為例，藉此說明伸縮電線的構造、特徵及用途。
伸縮電線構造及伸縮機制
一般電線的構造是以絕緣體(樹脂)包覆銅導線，銅導線不會伸縮，所以電線本身不會伸縮。以圖1(柔性伸縮電線的內部構造示意)為例，即是克服了銅導線不具伸縮性的弱點，一方面維持銅導線的優異特徵(低阻抗等)，一方面實現電線構造上的伸縮性。圖1將多條導線(一般電線、銅線的集合線)平行纏繞在彈性體周圍呈螺旋狀，並將可動外被(絕緣纖維等)纏繞在該導線的外側，以提升耐久性。
圖2為伸縮時的示意圖，當接線處於拉伸狀態時，導線本身不會拉伸，而是平行纏繞的導線之間間隔拉大，形成整體拉伸的狀態，實現了伸縮性。可根據用途改變柔性伸縮電線的伸縮率，一般情況是10%∼100%的拉伸率較理想。
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| 圖2 伸縮的情形(示意圖及ROBODEN伸縮時的照片) |
拉伸率＝[(拉伸時的接線長度／未拉伸狀態的接線長度)-1]×100
接線可伸縮，於是可減少鬆垮現象，大幅減少因接線鬆垮造成勾住等麻煩。而且使用最短的接線即可實現，可自由自在進行接線配置。柔性伸縮電線最適合作為需要靈活複雜動作的人體相關、機器人相關裝置的接線。
接線根據用途需要有各種動作。代表性的動作是，伸縮、彎折、伸縮加彎折，以及扭曲。
柔性伸縮電線在設計上即使經過重覆伸縮及彎折，導線仍會回到相同位置，因此導線之間不會重疊，不易局部變形，具有優秀的耐久性，實現了長壽命。表1為柔性伸縮電線與一般電纜線的導線承受變形(破壞)的比較圖。可以看出柔性伸縮電線伸縮及彎折時，平行的導線間的間隔出現變化，導線承受變形(破壞)的程度將變得較小。
圖3為柔性伸縮電線與市售機器人專用電纜線的實驗結果。關於伸縮、彎折、伸縮加彎折的動作，得到實驗結果顯示，市售機器人專用電纜線重覆數萬次即斷線，而柔性伸縮電線即使重覆300萬次也不會斷線，可得知柔性伸縮電線在上述的動作下，比現有缺乏伸縮性的電纜線具有更優秀的耐久性。
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| 圖3 ROBODEN與市售機器人專用電纜線的實驗結果 |
實驗條件 伸縮動作：伸縮10~40%
彎折動作：在拉伸40%的狀態下，以R＝10(直徑約2cm)的金屬棒作為支點。
伸縮加彎折動作：以R＝10(直徑約2cm)的金屬棒作為支點，伸縮10~40%。
扭曲：在拉伸40%的狀態下扭曲
柔性伸縮電線用途
柔性伸縮電線使用一般的銅導線，具有伸縮性及優秀的耐久性，因此具有「可減少接線鬆垮的現象」、「實現最短且小型化接線配置」、「不受接線干擾，容易收納、節省收納空間的需求」、「可同時傳送電力及訊號」等特徵，適合應用於機器人及穿戴式終端、通訊終端裝置等廣泛領域。以下介紹在各個領域預期的用途事例。
機器人接線
在機器人領域，可提供「前所未有的小型化設計與長壽命」。特別是多軸小型機器人需要快速且精準進行複雜動作，因此接線也必須追隨這種複雜動作。柔性伸縮電線可緊貼可動部進行接線，不會出現鬆垮現象，與可動部一體化，可期待開創過去無法實現的全新接線境界。而且機器人的多軸部(關節及手部等)的動作頻繁激烈，因此要求高耐久性。由於柔性伸縮電線比市售機器人專用電纜線具有更優秀的耐久性，因此，對於使用機器人的製造業而言，可解決頻繁發生的斷線問題，提升機器人帶來的生產力。
穿戴式裝置接線
由於穿戴式裝置，尤其是醫療、保健用的穿戴式裝置要偵測、收集人體的各種資訊，因此裝置本身必須緊貼人體。以前的傳送裝置中偵測訊號的接線及供應電力的接線不具有伸縮性，為了追隨人體動作，需要配置多餘長度的接線，造成接線的鬆垮現象，容易發生勾住及斷線等各種麻煩。柔性伸縮電線可緊貼人體，一邊追隨人體動作，一邊傳送電力及訊號，所以可大幅減少上述的麻煩。以下將介紹穿戴式裝置中預期的用途事例。
傳統的耳機(或非欣賞音樂用的耳機等裝置)不具有配線伸縮性，無法利用最短配線打造成耳機，配線會出現鬆垮現象。因此，運動時接線會晃動。受到該晃動的影響，接線及其他零件碰撞衣服或人體時會產生撞擊聲，而且接線及其他零件與衣服或人體摩擦時，容易產生摩擦聲。這些聲音將經由接線傳遞到耳朵讓人聽見，導致無法舒適地欣賞音樂及播放聲音(或對其他功能造成影響)。而且會因接線鬆垮經常發生勾住衣服或身邊的物體、耳機被拉扯，偏離耳孔等現象。
圖4為戴上使用ROBODEN的藍牙耳機時的示意圖。藉由對耳機接線部添加伸縮性，即便在戴上耳機運動等情況下，也能減少接線及其他零件碰觸或摩擦衣服或人體的現象，減少由此產生的撞擊聲或摩擦聲經由接線讓人聽到的不悅耳的聲音(或不對其他功能造成影響)。而且接線具有伸縮性時，戴上時接線不會鬆垮，也不會勾住衣服或身邊的物體，耳機不會被拉扯，不易偏離耳孔。
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| 圖4 戴上使用ROBODEN的藍牙耳機示意圖 |
關於人可穿脫的穿戴式裝置的接線，手肘或手指等大幅彎曲時與伸展時所需的接線長度不同，而且因穿戴人的差異，所需接線長度也不同，使用不具有伸縮性的接線則需要預留多餘長度，會有較多接線鬆垮的情形。柔性伸縮電線具有伸縮性，可減少鬆垮的情形，並減少因接線鬆垮造成的麻煩。而且可改善因接線緊繃而影響穿脫性的情形，打造舒適的系統。此特徵適合穿戴式自動化體外去顫器(AED)、穿戴式活體訊號偵測裝置、穿戴式低周波治療器、控溫衣、控溫鞋、動力服等各種應用。
隨著電子零件的進化，AC電源變壓器等便攜式裝置也逐漸小型化、高性能化。但這些裝置的電纜線卻幾乎未進化，時常會在包內纏繞打結、勾住其他物品、斷線、讓人們感到煩躁。最近也出現附電線捲線器的裝置，但因重量重體積大，仍然有許多人對於電纜線感到不滿。
圖5為AC電源變壓器的比較示意圖。柔性伸縮電線柔軟且具有伸縮性，支持最短接線、打造出最小體積。此外，柔性伸縮電線具有伸縮性，可利用該收縮力固定電線，在包內即使激烈晃動也不會纏繞打結、勾住其他物品、斷線。柔性伸縮電線實現小型化，對經常出差者等利用行動裝置工作的人們而言，可以優化電纜線收納，在包內維持整齊，可以讓自己的心情保持愉快。
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| 圖5 AC電源變壓器的比較示意圖 |
表2為代表性的柔性伸縮電線的示例之一。為了跟上快速變遷且日益多樣化的社會腳步，業者今後將推動耐防水化、耐油防油化、支援高速通訊等的產品開發。此外，更持續希望與顧客共同致力創造價值，致力於可提高顧客的產品價值的客製化產品開發。
支援防水/耐油/高速通訊 柔性伸縮電線下一步
因「高齡化」及「健康概念」所產生的各種問題不僅在日本，在全球各國也都逐漸形成重大課題。尤其在醫療、保健領域，運用網路及數位裝置實現具效率的醫療服務等資訊科技的活用，期待成為解決課題的有效方案之一，備受人們期待。
醫療、保健市場被稱為黎明期市場，該市場與其他市場的最大不同，可以說在於其為「替代現有產品、服務，被全新創造出的市場」。
柔性伸縮電線具有收縮性與高耐久性等特徵，可期待由這些特徵產生的全新附加價值。
(本文作者任職於旭化成)