(57)【要約】  回路は、基板上に形成され、互いに共通する機能を有する複数の構成部位を備え、前記複数の構成部位はそれぞれ、水分に対する応答性を示す検知部位を有し、前記水分に対する応答性は前記複数の構成部位間で異なり、各検知部位の水分に対する応答の有無が二値のデジタル信号に対応することによって、二値のデジタル信号の列を出力する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成され、互いに共通する機能を有する複数の構成部位を備え、
前記複数の構成部位はそれぞれ、水分に対する応答性を示す検知部位を有し、
前記水分に対する応答性は前記複数の構成部位間で異なり、
各検知部位の水分に対する応答の有無が二値のデジタル信号に対応することによって、二値のデジタル信号の列を出力する、回路。
【請求項２】
複数の前記検知部位は、互いに異なる化学組成を有することにより、水分に対する応答性が互いに異なる、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
複数の前記検知部位は、互いに異なる構造を有することにより、水分に対する応答性が互いに異なる、請求項１に記載の回路。
【請求項４】
前記構成部位が、トランジスタ、抵抗、ダイオード、キャパシタ、インダクタ、サイリスタ、および配線からなる群より選ばれる少なくとも一種である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路。
【請求項５】
前記構成部位は、トランジスタである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路。
【請求項６】
前記トランジスタは、第１電極、第２電極、絶縁層、ならびに前記絶縁層により前記第１電極および前記第２電極と電気的に絶縁された第３電極を有し、
複数の前記トランジスタの少なくとも一部は、前記第１電極と前記第２電極との間に半導体層を有し、
前記検知部位が、第１電極、第２電極、第３電極、絶縁層および半導体層からなる群より選ばれる少なくとも一種である、請求項５に記載の回路。
【請求項７】
前記絶縁層が、水溶性樹脂および／または吸水性樹脂を含有する、請求項６に記載の回路。
【請求項８】
前記絶縁層が、感光性有機化合物を含有する、請求項７に記載の回路。
【請求項９】
前記トランジスタは、半導体層と、絶縁層と、前記半導体層に対して前記絶縁層と反対側に形成された第２絶縁層とを有し、
前記検知部位は、前記第２絶縁層である、請求項５に記載の回路。
【請求項１０】
各々が配線と電気的に接続された複数のトランジスタがアレイ状に配列されたメモリアレイと、
前記複数のトランジスタから情報を読み出して出力する制御回路と、
を有し、
前記検知部位が、前記メモリアレイ中の、トランジスタ中または配線中にあり、
前記メモリアレイから読み出す情報が、前記検知部位と水分との接触の有無に応じて異なる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路。
【請求項１１】
各々が配線と電気的に接続されてアレイ状に配置されている複数のトランジスタと、
前記複数のトランジスタから情報を読み出して出力する制御回路と、
を有し、
前記複数のトランジスタにそれぞれ接続している複数の前記配線は、厚みおよび幅の少なくともいずれか一方が互いに異なり、各々が検知部位を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路。
【請求項１２】
前記トランジスタの半導体層が、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェンおよびカーボンナノホーンからなる群より選ばれる少なくとも一種を含有する、請求項５〜１１のいずれか一項に記載の回路。
【請求項１３】
前記検知部位は、配線の少なくとも一部であり、
前記配線が導電性粒子ならびに水溶性樹脂および／または吸水性樹脂を含有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路。
【請求項１４】
前記検知部位は、配線の少なくとも一部であり、
前記配線が水溶性導電性高分子を含有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路。
【請求項１５】
前記検知部位は、抵抗の少なくとも一部であり、
前記抵抗が導電性粒子ならびに水溶性樹脂および／または吸水性樹脂を含有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路。
【請求項１６】
前記検知部位は、抵抗の少なくとも一部であり、
前記抵抗が導電性粒子および水溶性導電性高分子を含有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の回路を備える、検知器。
【請求項１８】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の回路と、
前記回路に接続されており、非接触で送受信装置と信号の送受信を行うアンテナと、
を備える無線通信デバイス。
【請求項１９】
アナログ回路をさらに備える、請求項１８に記載の無線通信デバイス。
【請求項２０】
前記アンテナによってＵＨＦ帯またはマイクロ波帯の周波数を有する電磁波を送信および／または受信する、請求項１８または１９に記載の無線通信デバイス。
【請求項２１】
請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の無線通信デバイスと、
前記無線通信デバイスと非接触に通信可能であり、前記無線通信デバイスに送信した信号に対して返信される信号に基づいて前記無線通信デバイスの水分との接触の有無および／または接触した水分の量を検知する送受信装置と、
を備える水分検知システム。
【請求項２２】
水分を吸収して保持する吸水材と、防水機能を有し、前記吸水材を外装する防水材とを備え、人体に装着されて該人体により排出された水分を吸収可能なおむつであって、
請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の無線通信デバイス、を備えるおむつ。
【請求項２３】
請求項２２に記載のおむつと、
前記おむつが水分に触れたことを報知するデバイスと、
を備える、報知システム。
【請求項２４】
請求項５〜１２のいずれか一項に記載の回路を製造する回路の製造方法であって、
前記トランジスタの半導体層を塗布形成する工程を含む、回路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路、検知器、無線通信デバイス、水分検知システム、おむつ、報知システムおよび回路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水分を検知する技術は、様々な分野において重要な技術である。特に重要度が増している分野として、介護が必要な高齢者等の被介護者が身に着けるおむつの分野を挙げることができる。高齢者が増加している社会にあっては、被介護者の排尿等に起因して発生する水分をおむつが検知できれば、介護者、被介護者双方の負担を軽減することが可能となる。このため、近年おむつの分野への水分検知技術の適用が注目されている。【０００３】
おむつは、実用性の観点から、水分の存在を検知するだけでなく、存在する水分の量も検知できることが望ましく、測定結果は、有線通信ではなく、無線通信によって測定者に届けられることが望ましい。【０００４】
水分の量を検知する技術としては、種々のものがある。例えば、電極間が水分によって繋がれ、導通の程度によって水分の量を検知するものや（例えば、特許文献１参照）、電極間に交流電圧を印加し、静電容量の変化から水分の量を検知するものなどがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９６０２４号公報
【特許文献２】特表２０１６−５２４１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２で開示された技術は、検知する過程で検知器に起こる変化がアナログデータであった。そのため、無線で検知結果を送信するために、検知器内において、変化量をアナログデータからデジタルデータへ変換するための複雑な回路が必要であった。回路が複雑化することにより、検知器のサイズが大きくなったり、測定装置の製造コストが増大するという課題があった。このため、簡易で経済的な構成でありながら、水分の有無のみならず、接触した水分の量を的確に検知することができる技術が求められていた。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易で経済的な構成でありながら、水分の有無のみならず、接触した水分の量を的確に検知することができる回路、検知器、無線通信デバイス、水分検知システム、おむつ、報知システムおよび回路の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る回路は、基板上に形成され、互いに共通する機能を有する複数の構成部位を備え、前記複数の構成部位はそれぞれ、水分に対する応答性を示す検知部位を有し、前記水分に対する応答性は前記複数の構成部位間で異なり、複数の前記検知部位それぞれの水分に対する応答の有無が二値のデジタル信号に対応することによって、二値のデジタル信号の列を出力する。【０００９】
本発明に係る検知器は、上記した回路を備える。【００１０】
本発明に係る無線通信デバイスは、上記した回路と、前記回路に接続されており、非接触で送受信装置と信号の送受信を行うアンテナと、を備える。【００１１】
本発明に係る水分検知システムは、上記した無線通信デバイスと、前記無線通信デバイスと非接触に通信可能であり、前記無線通信デバイスに送信した信号に対して返信される信号に基づいて前記無線通信デバイスの水分との接触の有無および／または接触した水分の量を検知する送受信装置と、を備える。【００１２】
本発明に係るおむつは、水分を吸収して保持する吸水材と、防水機能を有し、前記吸水材を外装する防水材とを備え、人体に装着されて該人体により排出された水分を吸収可能なおむつであって、上記した無線通信デバイス、を備える。【００１３】
本発明に係る報知システムは、上記したおむつと、前記おむつが水分に触れたことを報知するデバイスと、を備える。【００１４】
本発明に係る回路の製造方法は、上記した回路を製造する回路の製造方法であって、前記トランジスタの半導体層を塗布形成する工程を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡易で経済的な構成でありながら、水分の有無のみならず、接触した水分の量を的確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る回路の構造を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施の形態１に係る回路が備えるトランジスタの構成を示す平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施の形態１に係る回路が備えるトランジスタの構成を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係る検知器の構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る水分検知システムの構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイスの構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１に係るおむつの要部の構成を示す部分断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１の変形例に係る回路の要部の構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３に係る回路が備えるトランジスタの構成を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３の変形例に係る回路が備えるトランジスタの構成を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態４に係る回路の要部の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、トップコンタクトのボトムゲート型のトランジスタの構成を示す断面図である。
【図１２】図１２は、ボトムコンタクトのトップゲート型のトランジスタの構成を示す断面図である。
【図１３】図１３は、トップコンタクトのトップゲート型のトランジスタの構成を示す断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態８に係る回路の構成を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態９に係る回路の構成を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態９の変形例に係る回路の構成を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態１０に係る回路の構成を示す図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施の形態１１に係る回路の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。なお、図面は模式的なものである。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る回路の構造を示す図である。同図に示す回路１は、並列に配置された４つの構成部位であるトランジスタ２ａ〜２ｄ、４つの抵抗３ａ〜３ｄ、およびロジック回路４を備える。トランジスタ２ａは、ソース電極（第１電極）２１ａ、ゲート電極２２ａ（第３電極）およびドレイン電極２３ａ（第２電極）を有する。ソース電極２１ａは、配線を介して抵抗３ａに接続されるとともに、配線中の接続点Ａから分岐してロジック回路４に電気的に接続されている。トランジスタ２ｂ〜２ｄもトランジスタ２ａと同様の構成を有しており、それぞれ抵抗３ｂ〜３ｄおよびロジック回路４と接続されている。回路１は、トランジスタ２ａ〜２ｄ上に検知部位を有する。なお、図１に示すトランジスタの数は一例に過ぎず、当然４つに限定されない。また、図１の変形例として、抵抗３ａ〜３ｄの代わりに、それぞれをトランジスタに置き換えてもよい。トランジスタは抵抗と異なり、印加電圧と電流との関係が比例関係でないという特徴がある。抵抗とトランジスタのどちらを選択して回路を構成するかについては、その回路を構成する他の素子の特性との兼ね合いから決定すればよい。
【００１９】
トランジスタ２ａ〜２ｄと抵抗３ａ〜３ｄとの間の配線は、接続点Ａ〜Ｄにおいて電気的にロジック回路４に接続されている。接続点Ａ〜Ｄから送られてくる電流、または接続点Ａ〜Ｄにおける電圧は、ロジック回路４によって、二値のデジタル信号である「０」または「１」として認識され、デジタル信号列に変換される。すなわち、接続点Ａ〜Ｄから送られてくる信号値は、互いに並列な信号値（パラレル）であり、信号列（シリアル）へ変換される。この変換はロジック回路４が有するフリップフロップ回路およびクロック信号回路によって行われる。
【００２０】
トランジスタ２ａの構成を説明する。なお、トランジスタ２ｂ〜２ｄの構成も同様である。図２Ａは、トランジスタ２ａの構成を示す平面図である。図２Ｂは、トランジスタ２ａの構成を示す断面図である。トランジスタ２ａは、ソース電極２１ａ、ゲート電極２２ａ、ドレイン電極２３ａ、基板２４ａ、絶縁層２５ａおよび半導体層２６ａを有する。ゲート電極２２ａは、絶縁層２５ａによりソース電極２１ａおよびドレイン電極２３ａと電気的に絶縁されている。また、半導体層２６ａは、ソース電極２１ａおよびドレイン電極２３ａの間に形成されている。トランジスタ２ａは、ボトムコンタクトのボトムゲート型のトランジスタである。トランジスタ２ａ上に検知部位がある場合、トランジスタ２ａに用いる半導体は特に限定されず、単体半導体、化合物半導体、有機半導体、ナノカーボン材料など、何であっても良いが、水分と接触した際の特性の変化のしやすさから、有機半導体またはナノカーボン材料が好ましい。
【００２１】
トランジスタ中の半導体層の特性が変化することにより、電流値または電圧値が変化する。各トランジスタの「０」から「１」、または「１」から「０」への変化は、各トランジスタの半導体層が水分と触れ、特性変化することによって引き起こされる。
【００２２】
なお、「水分」とは、Ｈ2Ｏが５０モル％以上含まれている液体のことである。ただし、重水素や三重水素に置き換わったものも、Ｈ2Ｏとみなす。また、水分は、必ずしも液体のみの状態で存在する必要は無く、吸水性ポリマーに含まれた状態であってもよい。この場合も、ポリマー表面の水が、後述する検知器１０１に作用し、同様の効果が得られる。検知器１０１が後述するおむつ２０４に好適に用いられる理由はここにある。
【００２３】
有機半導体としては、例えば、ポリチオフェン類、ポリピロール類、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）類、ポリアニリン類、ポリアセチレン類、ポリジアセチレン類、ポリカルバゾール類、ポリフラン類、ポリヘテロアリール類、縮合多環系の低分子化合物半導体、複素芳香環を有する低分子化合物半導体が挙げられる。ポリチオフェン類としては、ポリ−３−ヘキシルチオフェン、ポリベンゾチオフェンなどが挙げられる。ポリフラン類としては、ポリフラン、ポリベンゾフランなどが挙げられる。ポリヘテロアリール類としては、ピリジン、キノリン、フェナントロリン、オキサゾール、オキサジアゾールなどの含窒素芳香環を構成単位とするものが挙げられる。縮合多環系の低分子化合物半導体としては、アントラセン、ピレン、ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、ルブレンなどが挙げられる。複素芳香環を有する低分子化合物半導体としては、フラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ピリジン、キノリン、フェナントロリン、オキサゾール、オキサジアゾールなどが挙げられる。
【００２４】
ナノカーボン材料としては、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンナノホーンなどが挙げられる。
【００２５】
これらの材料の中でも、塗布法によりフィルム上への形成が可能であるため、通常用いられるシリコン（Ｓｉ）等の材料と比較して製造が容易であるとともに、コストを低く抑えることができるため、有機半導体またはカーボンナノチューブがより好ましく、２００℃以下の低温で形成できることおよび半導体特性の高さから、カーボンナノチューブがさらに好ましい。カーボンナノチューブの中でも、優れた半導体特性を示す単層カーボンナノチューブが特に好ましい。
【００２６】
カーボンナノチューブの中でも、その表面の少なくとも一部に共役系重合体が付着したカーボンナノチューブ複合体が特に好ましい。何故ならば、カーボンナノチューブの保有する高い電気特性を損なうことなく、カーボンナノチューブを、溶液中で均一に分散することが可能になるからである。カーボンナノチューブが均一に分散した溶液を用いることで、インクジェット法等の塗布法により、カーボンナノチューブが均一に分散した膜を形成することができる。共役系重合体の中でも、カーボンナノチューブを分散する能力の高さから、ポリチオフェン系重合体、ポリベンゾチアジアゾール系重合体、ポリ（アルキルフルオレン）系重合体、などが好ましい。
【００２７】
基板は、少なくとも電極系が配置される面が絶縁性を有していれば、いかなる材料でもよい。例えば、シリコンウエハ、ガラス、サファイア、アルミナ焼結体等の無機材料、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルクロライド、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリシロキサン、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリパラキシレン等の有機材料などが好適に用いられる。また、例えばシリコンウエハ上にＰＶＰ膜を形成したものやポリエチレンテレフタレート上にポリシロキサン膜を形成したものなど、複数の材料を積層したものであってもよい。
【００２８】
絶縁層の材料は、正常に機能する程度の絶縁性を示すものであれば特に制限はなく、例えば、ポリシロキサン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリフタルアミド、ポリエーテルニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリメタクリルアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチレン、パリレン、ポリエステル、芳香族ポリエーテル、ノボラック樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、オレフィン樹脂、脂環式オレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂等を用いることができる。また、これらのポリマーに他のポリマーを共重合したもの、混合したものを用いることもできる。これらの内、トランジスタのオン電流の向上、リーク電流の低減の観点から、ポリシロキサンが好ましく用いられる。
【００２９】
絶縁層は、単層または複数層からなる。複数層の場合には、絶縁層を複数積層してもよいし、絶縁層と公知のゲート絶縁層を積層してもよい。また、絶縁層と半導体層の間に配向性層を設けることもできる。配向性層には、シラン化合物、チタン化合物、有機酸、ヘテロ有機酸など、公知の材料を用いることができ、特に有機シラン化合物が好ましい。
【００３０】
以上の構成を有する回路１は、図３に示す検知器１０１の一部をなしている。検知器１０１は、水分との接触の有無および／または接触した水分の量を検知する機能を有する。検知器１０１は、回路１と、回路１が出力する二値のデジタル信号の列を認識する認識部１０２とを有する。認識部１０２は、デジタル信号の列を認識するための回路でもよいし、発光素子または発音素子などでもよい。
【００３１】
図４は、回路１を備えた水分検知システムの構成を示す図である。同図に示す水分検知システム２０１は、所定の周波数帯域の信号を無線で送受信する送受信装置２０２と、送受信装置２０２と非接触の通信（無線通信）が可能な無線通信デバイス２０３が設けられており、人体に装着されて排尿時の水分を吸収可能なおむつ２０４とを備える。水分検知システム２０１は、おむつ２０４を履いた人の排尿等に起因する水分の発生を検知するシステムであり、おむつ２０４を用いた濡れ検知システムということもできる。また、無線通信デバイス２０３は、上述した検知器１０１の一例とみなすこともできる。
【００３２】
送受信装置２０２は、所定の周波数帯域の信号を送受信するアンテナ、動作を制御するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）および各種情報を記憶するメモリを有する。送受信装置２０２は、無線通信デバイス２０３に対して所定の周波数帯域の信号（搬送波）を送信し、その信号に対する返信信号を受信する。この返信信号には、無線通信デバイス２０３に固有の情報が含まれる。送受信装置２０２は、無線通信デバイス２０３から受信する信号に基づいて無線通信デバイス２０３を識別するとともに、その無線通信デバイス２０３が水分と接触した状態にあるか否かを検知する。送受信装置２０２が送信する信号は、例えばＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ）またはマイクロ波のＬ帯（周波数１〜２ＧＨｚ）もしくはＳ帯（周波数２〜４ＧＨｚ）である。このような送受信装置２０２は、例えばリーダライタのような専用の端末として構成してもよいし、スマートフォン等の携帯端末を用いて構成してもよい。また、送受信装置と無線通信デバイスとの間の通信を周波数が１３．５６ＭＨｚのＮＦＣ（Near  Field  Communication）通信によって実現してもよい。本発明の水分検知器をおむつの濡れ検知に使用する場合には、例えば無線通信デバイスをベッドのシーツ等に設置して水分を検知することも可能である。
【００３３】
図５は、無線通信デバイス２０３の回路構成を示す図である。無線通信デバイス２０３は、アンテナ２３１と、アンテナ２３１に接続されている回路部２３２とを備える。無線通信デバイス２０３は、送受信装置２０２によって送信された信号（搬送波）を受信し、この信号をエネルギー源として、無線通信デバイス２０３に固有の情報を加えた信号（反射波）を返信する。
【００３４】
アンテナ２３１は、回路部２３２に接続されており、送受信装置２０２との間で信号の送受信を行う。アンテナ２３１は、ダイポールアンテナであり、回路部２３２とのインピーダンス整合が取られている。なお、アンテナ２３１はループアンテナ、パッチアンテナ等でもよい。
【００３５】
回路部２３２は、回路１を含む。回路部２３２は、制御回路およびメモリを有するデジタル回路である。制御回路は、送受信装置２０２からの信号を受信すると、メモリが記録している情報を読み取って送受信装置２０２に返信する。
【００３６】
図６は、おむつ２０４の要部の構成を示す部分断面図である。おむつ２０４は、不織布等を用いて構成され、人の肌が直接接触する表面材２４１と、高吸水性高分子等を用いて構成され、表面材２４１を通過した水分を吸収して保持する吸水材２４２と、防水性を有するシート状の材料からなり、吸水材２４２の表面のうちおむつ２０４の外表面側の外装体をなす防水材２４３とを有する。吸水材２４２と防水材２４３との間には、無線通信デバイス２０３が設けられており、吸水材２４２は無線通信デバイス２０３の少なくとも一部と接している。無線通信デバイス２０３の設置位置は、排尿によって吸水材２４２が水分を吸収しやすい位置、換言すれば、人がおむつ２０４を装着して排尿したときに尿があたる可能性が高い領域内の位置であるのが好ましい。
【００３７】
以上の構成を有するおむつ２０４を装着した人が排尿等によって水分を体外に放出すると、吸水材２４２がその水分を吸収する。吸水材２４２によって吸収された水分が無線通信デバイス２０３に到達して検知部位が水分に触れると、その検知部位の特性が変化する。この変化に応じた信号を回路部２３２が出力し、アンテナ２３１が送受信装置２０２へ無線送信する。送受信装置２０２は、無線通信デバイス２０３から受信する信号に含まれる１ビットの情報が通常状態と異なる場合、無線通信デバイス２０３に水分が付着したことを検知する。送受信装置２０２は、受信した情報に基づいて、おむつ２０４が水分に触れたことを報知するデバイスとしての機能を有していてもよい。この場合の水分検知システム２０１は、おむつ２０４が水分に触れたことを報知する報知システムでもある。なお、おむつ２０４が水分に触れたことを報知するデバイスは送受信装置２０２以外でもよく、例えば音声で報知するスピーカや、光で報知する光源等であってもよい。
【００３８】
アンテナ２３１は水に濡れると動作しにくくなることが多いことと、アンテナ２３１と送受信装置２０２との間に人体が存在すると通信しづらくなることから、アンテナ２３１と回路部２３２の取り付け位置が離れていても良い。例えば、アンテナ２３１を人体の腹側に、回路部２３２を排尿時に尿が当たる位置に、それぞれ取り付けてもよい。また、水分を検知する回路部２３２が吸水材２４２と防水材２４３との間において吸水材２４２に接して取り付けられ、アンテナ２３１が防水材２４３の外側に取り付けられていても良い。
【００３９】
なお、ここで説明した検知器１０１、無線通信デバイス２０３およびおむつ２０４は、後述する実施の形態２〜１２に係る回路を用いて構成することも可能であり、得られる効果も同様である。
【００４０】
以上説明した本発明の実施の形態１によれば、簡易で経済的な構成でありながら、水分の有無のみならず、接触した水分の量を的確に検知することができる。また、本実施の形態１によれば、アナログデータからデジタルデータへの変換回路が不要である。また、本実施の形態１によれば、製造も容易で経済的である。
【００４１】
また、本実施の形態１によれば、回路を備えた無線通信デバイスにより、離れたところからも水分の量を監視することができる。
【００４２】
（変形例１）
図７は、実施の形態１の変形例に係る回路の要部の構成を示す図である。この回路はメモリである。図７に示す場合、メモリ素子としての機能を有するトランジスタ２ａ〜２ｄをアレイ状に配置してなる。４つのトランジスタ２ａ〜２ｄがそれぞれ有するソース電極２１ａ〜２１ｄは、配線Ｗ１１〜Ｗ１４にそれぞれ接続している。配線Ｗ１１〜Ｗ１４は、ビット線ＢＬ１〜ＢＬ４にそれぞれ接続している。トランジスタ２ａ〜２ｄがそれぞれ有するゲート電極２２ａ〜２２ｄは、配線Ｗ２１〜Ｗ２４をそれぞれ介して共通のワード線ＷＬに接続している。トランジスタ２ａ〜２ｄがそれぞれ有するドレイン電極２３ａ〜２３ｄは、接地されている。
【００４３】
なお、メモリ素子としての機能を有するトランジスタ２ａ〜２ｄは、メモリアレイを構成していてもよい。これは、水分によってメモリの記録情報が変化することを意味する。      
【００４４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る回路は、実施の形態１と同じ図１に示した回路構造を有している。トランジスタの絶縁層が異なるトランジスタ間で互いに異なる材料を含有している。
【００４５】
ゲート絶縁層に用いられる材料は、特に限定されないが、酸化シリコン、アルミナ等の無機材料；ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルクロライド、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリシロキサン、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）等の有機高分子材料；あるいは無機材料粉末と有機材料の混合物を挙げることができる。中でも、ケイ素原子と炭素原子の結合を含む有機化合物を含むものが好ましい。また、ケイ素原子と炭素原子の結合を含む有機化合物と、金属原子および酸素原子の結合を含む金属化合物とを含むものも好ましい。
【００４６】
水溶性樹脂としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリメタクリル酸、ポリ−２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン、ポリビニルアセタール、ポリビニルホルマール、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ乳酸、ポリラクトンなどのホモポリマーおよびそれらの成分を含むコポリマーなどを挙げることができる。また、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カゼイン等も挙げることができる。また、カルボキシ基もしくはスルホン基等の親水基を導入した水溶性ポリエステルまたは水溶性ポリウレタン等も挙げることができる。
【００４７】
吸水性樹脂としては、例えば、デンプンまたはセルロースと、カルボキシ基もしくはスルホン基等の親水基を含有する水溶性単量体および／または加水分解により水溶性となる単量体と、架橋剤とを必須成分として重合させ、必要により加水分解を行うことにより得られる吸水性樹脂、デンプン−アクリロニトリルグラフト重合体の加水分解物、デンプン−アクリル酸グラフト重合体の加水分解物、セルロース−アクリロニトリルグラフト重合物の加水分解物、カルボキシメチルセルロースの架橋物、キトサン誘導体、ヒアルロン酸誘導体、架橋ポリアクリルアミドの部分加水分解物、架橋されたアクリル酸−アクリルアミド共重合体、架橋されたスルホン化ポリスチレン、ビニルエステル−不飽和カルボン酸共重合体ケン化物、ポリアクリル酸ナトリウム等の架橋されたポリアクリル酸（塩）、架橋されたアクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、イソブチレン−無水マレイン酸共重合物、ナトリウム塩架橋物無水マレイン酸等の架橋されたイソブチレン−無水マレイン酸共重合体、架橋されたカルボン酸変性ポリビニルアルコール、自己架橋型ポリアクリル酸塩、架橋された酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体物、ノニオン型ポリアルキレンオキサイド等を挙げることができる。吸水性樹脂としては、上記以外にも従来公知の吸水性樹脂を使用することができ、特に限定されるものではない。
【００４８】
上記ゲート絶縁層に用いられる材料と水溶性樹脂および／または吸水性樹脂とを混合してゲート絶縁層を形成することにより、水分に対して応答性を有するゲート絶縁層とすることができる。絶縁層材料と水溶性樹脂および／または吸水性樹脂とを混合してゲート絶縁層を形成する方法としては、それらを混練する方法や、化学的に結合させる方法がある。このように混合して形成された絶縁層は、水分と接触することにより、溶解、または膨潤し、絶縁層上に形成された電極や半導体層を破壊することにより、ロジック回路が読み取るデジタル信号値が、「０」から「１」、または「１」から「０」へ変化する。
【００４９】
例えば、図１において、接続点Ａ〜Ｄと、それぞれと接続されたトランジスタとの間の配線下部の絶縁層が溶解または膨潤し、配線が断線するようにしておく。さらに、ゲート絶縁層中の水溶性樹脂および／または吸水性樹脂の含有率を変化させておくことにより、水分に対する応答性に差異を設ける。そうすることで、水分が検知器に接触した場合に、応答性が大きいゲート絶縁層上の配線から断線し、トランジスタに流れていた分の電流が、ロジック回路に流れ込む。電流値の増加は「０」から「１」への変化となり、（０，０，０，０）であった信号列が、（１，０，０，０）、（１，１，０，０）、（１，１，１，０）、（１，１，１，１）と順次変化していく。
【００５０】
これはあくまで例であり、実施の形態１と同様にトランジスタが４つである必要は無く、端のトランジスタから順番に応答していく必要も無い。
【００５１】
以上説明した本発明の実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る回路は、実施の形態１と同じ回路構造を有している。トランジスタが第２絶縁層を有する。図８は、本実施の形態３に係る回路が備えるトランジスタの構成を示す断面図である。同図に示すトランジスタ５は、ソース電極５１、ゲート電極５２、ドレイン電極５３、基板５４、絶縁層５５、半導体層５６および第２絶縁層５７を備える。第２絶縁層５７は、半導体層５６に対して絶縁層５５と反対側に形成される。半導体層５６に対して絶縁層５５と反対側とは、図８に示すように半導体層５６の下側に絶縁層５５を有する場合は、半導体層５６の上側を指す。第２絶縁層５７が異なるトランジスタ間で互いに異なる材料を含有することにより、水分に対して異なる応答性を発現する。
【００５３】
第２絶縁層は単層でも複数層でもよく、また、１つの層を複数の絶縁性材料から形成してもよいし、複数の絶縁性材料を積層して形成しても構わない。
【００５４】
第２絶縁層の形成方法としては、特に限定されず、抵抗加熱蒸着、電子線ビーム、スパッタリング、ＣＶＤなど乾式の方法を用いることも可能であるが、製造コストや大面積への適合の観点から塗布法を用いることが好ましい。塗布法では、第２絶縁層が含有するポリマーおよび溶剤を含有する組成物を塗布および乾燥する工程を少なくとも含む。塗布方法としては、具体的には、スピンコート法、ブレードコート法、スリットダイコート法、スクリーン印刷法、バーコーター法、鋳型法、印刷転写法、浸漬引き上げ法、インクジェット法、ドロップキャスト法などを好ましく用いることができる。これらの中から、塗膜厚み制御や配向制御など、得ようとする塗膜特性に応じて塗布方法を選択することが好ましい。
【００５５】
また、形成した塗膜に対して、大気下、減圧下または窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気下でアニーリング処理や熱風乾燥を行ってもよい。具体的には例えば、アニーリングの条件としては、５０〜１５０℃、３〜３０分、窒素雰囲気下が挙げられる。このような乾燥工程により、塗膜の乾燥が不十分である場合に、しっかり乾燥させることができる。
【００５６】
第２絶縁層を検知部位とする場合、検知器に水分が接触した場合に、第２絶縁層が溶解し、その溶解のしやすさについて、トランジスタ間で差異を設けてもよいし、第２絶縁層への水の浸入のしやすさについて、トランジスタ間で差異を設けてもよいし、第２絶縁層が水分によって変化する化学構造を有しており、トランジスタ間で第２絶縁層の化学組成に差異を設けてもよい。これらの方法によって、水分の量に応じた多段階検知が可能となる。
【００５７】
第２絶縁層の溶解のしやすさの差異を設ける場合は、ゲート絶縁層材料と水溶性樹脂を混合して絶縁層を形成することにより、達成できる。この場合は、含有率に差異を設けることにより、溶解性も異なるものができる。
【００５８】
第２絶縁層への水分の浸入のしやすさについて、差異を設ける場合は、例えばパーフルオロアルキル基を付与することにより撥水性を付与するなど、化学組成に違いを持たせる方法や、第２絶縁層中の空隙の大きさや数、すなわち多孔性に差異を設ける場合が考えられる。
【００５９】
第２絶縁層が水分によって変化する化学組成を持たせるとは、例えば、カルバミン酸誘導体のような、水との反応性が高い化合物を用いる方法である。半導体層と接している第２絶縁層中に含まれる化合物が電子供与性であるか、電子求引性であるかによって、トランジスタの特性は影響を受ける。そのため、水が存在していない状態においてカルバミン酸誘導体が半導体層に接している時のトランジスタ特性と、水と接して、カルバミン酸誘導体がアミンに変換された後のトランジスタ特性は異なるものとなり、差異を設けることができる。
【００６０】
図９は、本実施の形態３の変形例に係る回路が備えるトランジスタの構成を示す断面図である。同図に示すトランジスタ５Ａは、ソース電極５１Ａ、ゲート電極５２、ドレイン電極５３Ａ、基板５４、絶縁層５５、半導体層５６Ａおよび第２絶縁層５７Ａを備える。第２絶縁層５７Ａは、半導体層５６Ａに対して絶縁層５５Ａと反対側に形成される。トランジスタ５Ａは、ソース電極５１Ａおよびドレイン電極５３Ａが絶縁層５５に積層されている点がトランジスタ５と異なる。
【００６１】
以上説明した本発明の実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４に係る回路の要部の構成を示す図である。なお、図１０に示す以外の回路の構成は、実施の形態１と同様である。
【００６３】
図１０に示す回路１Ａはメモリであり、４つのメモリ素子としての機能を有するトランジスタ２ａ〜２ｄをアレイ状に配置してなる。４つのトランジスタ２ａ〜２ｄがそれぞれ有するソース電極２１ａ〜２１ｄは、配線Ｗ３１〜Ｗ３４にそれぞれ接続している。配線Ｗ３１〜Ｗ３４は、ビット線ＢＬ１〜ＢＬ４にそれぞれ接続している。４つのトランジスタ２ａ〜２ｄがそれぞれ有するゲート電極２２ａ〜２２ｄは、配線Ｗ２１〜Ｗ２４をそれぞれ介して共通のワード線ＷＬに接続している。４つのトランジスタ２ａ〜２ｄがそれぞれ有するドレイン電極２３ａ〜２３ｄは、接地されている。
【００６４】
配線Ｗ３１〜Ｗ３４は、互いに同じ材料を用いて構成されており、この順に厚みが大きくなっている。このような厚みの違いは、例えばインクジェット法によって配線を塗布形成する際の液量を調整することによって実現される。
【００６５】
配線Ｗ３１、Ｗ３２は、水溶性導電性高分子からなる。水溶性導電性高分子は、自己ドーピング型よりは外部ドーピング型のものの方が好ましい。具体的には、水溶性導電性高分子として、無置換または置換基を有するポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリイソチアナフテン、ポリフラン、ポリカルバゾール、ポリジアミノアントラキノン、ポリインドールからなる群より選ばれた少なくとも１種のπ共役系高分子中の骨格に、スルホン酸基および／またはカルボキシ基、またはこれらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩もしくは置換アンモニウム塩、またはスルホン酸基および／またはカルボキシ基、またはこれらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩もしくは置換アンモニウム塩で置換されたアルキル基もしくはエーテル結合を含むアルキル基を有しているものを挙げることができる。このような水溶性導電性高分子の好ましい例として、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリ（スチレンスルホナトート）複合体などが挙げられる。また、水溶性導電性高分子として、π共役系高分子中の窒素原子上に、スルホン酸基および／またはカルボキシ基、またはこれらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩もしくは置換アンモニウム塩、またはスルホン酸基および／またはカルボキシ基、またはこれらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩もしくは置換アンモニウム塩で置換されたアルキル基もしくはエーテル結合を含むアルキル基を有しているものを挙げることができる。
【００６６】
図１０に示すボトムゲート型のトランジスタの場合には、配線Ｗ２１〜Ｗ２４よりも水分と接触しやすい配線Ｗ３１〜Ｗ３４が、少なくとも上述した材料を用いて構成されていることが好ましい。この場合、配線Ｗ２１〜Ｗ２４は導電性材料を用いて構成してもよい。配線Ｗ２１〜Ｗ２４は、互いに同じ材料を用いて構成されており、厚みが互いに等しい。なお、トップゲート型のトランジスタを用いる場合には、ゲート電極と接続する配線が、ソース電極と接続する配線よりも水分と接触しやすいため、図１０において少なくとも配線Ｗ２１〜Ｗ２４が上述した材料を用いて構成されていることが好ましく、配線Ｗ３１〜Ｗ３４は導電性材料を用いて構成してもよい。
【００６７】
以上の構成を有する回路１Ａに水分が接触すると、水分の量に応じて配線Ｗ３１〜Ｗ３４の少なくとも一部に断線が生じて高抵抗化する。本実施の形態４においては、４つの配線Ｗ３１〜Ｗ３４は互いに異なる厚みを有しているため、断線する水分の量の閾値が異なっており、最も厚みが小さい配線Ｗ３１の閾値が最小で、最も厚みが大きい配線Ｗ３４の閾値が最大である。したがって、例えば水分と接触していない正常状態の４ビットの情報が（１，１，１，１）である場合、その情報は、接触した水分の量に応じて、水分の量が少ない順に（０，１，１，１）、（０，０，１，１）、（０，０，０，１）、（０，０，０，０）となる。その結果、本実施の形態４に係る検知器からの４ビットの情報に基づいて、検知器における水分の接触の有無だけでなく、水分の量の大小を４段階で検知することが可能となる。
【００６８】
以上説明した本発明の実施の形態４によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態４によれば、シンプルで経済的な回路構成によって水分の量を多段階で検知することができる。
【００６９】
なお、配線Ｗ３１〜Ｗ３４の厚みを異ならせる以外にも、配線の幅をこの順に太くする、配線の多孔性に差異を設ける、などの方法で、水分の量の大小を同様に４段階で検知することが可能となる。配線以外にも、ソース電極またはドレイン電極の厚み、幅、多孔性などに差異を設けることによっても同様の効果が得られる。
【００７０】
なお、以上の説明では４段階で水分の量を検知する場合を説明したが、これはあくまでも一例に過ぎず、回路を構成するトランジスタの個数に応じた多段階の水分検知を実現可能であることはいうまでもない。
【００７１】
また、トップゲート型の複数のトランジスタを用いる場合には、各トランジスタのゲート電極に接続しているワード線の厚みを変化させることが好ましい。
【００７２】
（変形例２）
実施の形態１〜４および変形例１では、ボトムコンタクトのボトムゲート型トランジスタを用いて説明したが他の型のトランジスタを用いてもよい。以下、本明細書で説明する回路に適用可能なトランジスタの構成を例示する。
図１１は、トップコンタクトのボトムゲート型のトランジスタの構成を示す断面図である。同図に示すトランジスタ６は、ソース電極６１、ゲート電極６２、ドレイン電極６３、基板６４、絶縁層６５および半導体層６６を有する。
図１２は、ボトムコンタクトのトップゲート型のトランジスタの構成を示す断面図である。同図に示すトランジスタ７は、ソース電極７１、ゲート電極７２、ドレイン電極７３、基板７４、絶縁層７５および半導体層７６を有する。
図１３は、トップコンタクトのトップゲート型のトランジスタの構成を示す断面図である。同図に示すトランジスタ８は、ソース電極８１、ゲート電極８２、ドレイン電極８３、基板８４、絶縁層８５および半導体層８６を有する。
なお、本明細書で説明する回路にデュアルゲート型のトランジスタを適用することも可能である。
【００７３】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５は、図１に示す回路１において、各抵抗−トランジスタ間とロジック回路を結ぶ配線（接続点Ａ〜Ｄとロジック回路の間の配線）を、導電性粒子および水溶性樹脂を含む配線とすることによって、水分の量の大小を検知する。本実施の形態５において、検知部位は、構成部位である配線上にある。
【００７４】
導電性粒子としては、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、錫（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）または炭素（Ｃ）等を挙げることができる。中でも金、銀、銅、ニッケル、錫、ビスマス、鉛、亜鉛、パラジウム、白金、アルミニウムおよび炭素からなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を含有する導電性粒子であることが好ましい。
【００７５】
水溶性樹脂としては、前述したものを使用することができる。
以上の構成を有する配線は、水分に触れると水溶性樹脂が溶解してその組成が変化して電気抵抗が高抵抗化する。あらかじめ、ロジック回路に電流が流れ込むように回路中の抵抗の抵抗値を設定しておけば、配線が高抵抗化した場合に、ロジック回路が接続点Ａ〜Ｄから読み取る１ビットの情報が変化する。
水分に対する応答性の変化は、配線中の水溶性樹脂の含有率や、配線の形状に差異を設けることで実現できる。
【００７６】
ここでは、接続点Ａ〜Ｄとロジック回路を結ぶ配線を例として挙げたが、それに限られない。接続点Ａ〜Ｄ−トランジスタ間の配線を導電性粒子と水溶性樹脂を含む配線としてもよいし、アレイ状に整列したトランジスタのワード線、ビット線、ワード線とゲート電極を結ぶ配線、ビット線とソース電極またはドレイン電極を結ぶ配線などであってもよい。
【００７７】
以上説明した本発明の実施の形態５によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６は、図１に示す回路１において、接続点Ａ〜Ｄ−トランジスタ間を結ぶ配線を、導電性粒子および吸水性樹脂を含む配線とする。この構成によっても、水分の量の大小を的確に検知することができる。すなわち、水分と接触していない状態では、接続点Ａ〜Ｄ−トランジスタ間に電流が流れるため、ロジック回路へは電流が流れず、信号値としては「０」となる。そこへ、水分が接触すると、吸水性樹脂が吸水することによって、導電性粒子および吸水性樹脂を含む配線が膨潤し、配線は高抵抗化、または実質的に断線する。すると、ロジック回路へ電流が流れるようになり、信号値「１」となる。本実施の形態６において、検知部位は、構成部位である配線上にある。
【００７９】
導電性粒子、吸水性樹脂、ともに前述の材料を使用することができる。水分に対する応答性の変化は、配線中の吸水性樹脂の含有量や、配線の形状に差異を設けることで実現できる。
【００８０】
以上説明した本発明の実施の形態６によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７は、図１に示す回路１において、接続点Ａ〜Ｄ−トランジスタ間を結ぶ配線を、導電性粒子および水溶性導電性高分子を含む配線とする。この構成によっても、水分の量の大小を段階的に検知することができる。すなわち、水分と接触していない状態では、接続点Ａ〜Ｄ−トランジスタ間に電流が流れるため、ロジック回路へは電流が流れず、信号値としては「０」となる。そこへ、水分が接触すると、水溶性導電性高分子が溶解することによって、断線する。すると、ロジック回路へ電流が流れるようになり、信号値「１」となる。本実施の形態７においても、検知部位は、構成部位である配線上にある。
【００８２】
水溶性導電性高分子は、自己ドーピング型よりは外部ドーピング型のものの方が好ましい。具体的には、水溶性導電性高分子として、無置換または置換基を有するポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリイソチアナフテン、ポリフラン、ポリカルバゾール、ポリジアミノアントラキノン、ポリインドールからなる群より選ばれた少なくとも１種のπ共役系高分子中の骨格に、スルホン酸基および／またはカルボキシ基、またはこれらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩もしくは置換アンモニウム塩、またはスルホン酸基および／またはカルボキシ基、またはこれらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩もしくは置換アンモニウム塩で置換されたアルキル基もしくはエーテル結合を含むアルキル基を有しているものを挙げることができる。このような水溶性導電性高分子の好ましい例として、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリ（スチレンスルホナトート）複合体などが挙げられる。また、水溶性導電性高分子として、π共役系高分子中の窒素原子上に、スルホン酸基および／またはカルボキシ基、またはこれらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩もしくは置換アンモニウム塩、またはスルホン酸基および／またはカルボキシ基、またはこれらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩もしくは置換アンモニウム塩で置換されたアルキル基もしくはエーテル結合を含むアルキル基を有しているものを挙げることができる。
【００８３】
以上説明した本発明の実施の形態７によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
（変形例３）
図２Ａや図１１に示すボトムゲート型のトランジスタの場合には、ゲート電極に接続している配線よりも、水分と接触しやすい、ソース電極またはドレイン電極と接続している配線が、少なくとも上述の水溶性導電性高分子を用いて構成されていることも好ましい。この場合、ゲート電極に接続している配線は導電性材料を用いて構成してもよい。なお、トップゲート型のトランジスタの場合には、ゲート電極と接続する配線がソース電極またはドレイン電極と接続する配線よりも水分と接触しやすいため、少なくともゲート電極と接続する配線が上述の水溶性導電性高分子を用いて構成されていることが好ましく、ソース電極と接続している配線、およびドレイン電極と接続している配線は導電性材料を用いて構成してもよい。
【００８５】
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８は、回路中に複数の抵抗を設けて、それの応答によって多段階で変化を設けることを特徴とする。換言すれば、本実施の形態８では、構成部位である抵抗に検知部位がある。図１４は、本実施の形態８に係る回路の構成を示す図である。同図に示す回路９は、図１に示す回路１のトランジスタ２ａ〜２ｄに代えて、検知部位を有する抵抗１０ａ〜１０ｄを接続している。抵抗１０ａ〜１０ｄは、例えば前述の導電性粒子と水溶性樹脂、導電性粒子と吸水性樹脂、水溶性導電性高分子などにより形成することができる。これにより、水分と接触した場合の信号値の変化をより明瞭にすることができる。
【００８６】
なお、抵抗１０ａ〜１０ｄの配置は、電流値の変化が明瞭になる位置ならばどこでもよく、図１４以外にも、例えば実施の形態５〜７で水分に対する応答性を付与した配線中のどこかに配置する方法もある。
【００８７】
以上説明した本発明の実施の形態８によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、応答性が一段と良好になり、水分を検知したときの信号値の変化がより明瞭になる。
【００８８】
（実施の形態９）
図１５は、本発明の実施の形態９に係る回路の構成を示す図である。同図に示す回路１１は、図１に示す回路１のトランジスタ２ａ〜２ｄに代わる構成部位として、ダイオード１２ａ〜１２ｄを接続している。本実施の形態９では、ダイオード１２ａ〜１２ｄにそれぞれ検知部位がある。この場合、水分と接触していない状態では、各ダイオードに電流が流れるため、ロジック回路へは電流が流れず、信号値としては「０」となる。そこへ、水分が接触すると、ダイオードの特性が変化する。すると、ロジック回路へ電流が流れるようになり、信号値「１」となる。
【００８９】
このときのダイオード特性の変化のしやすさに差異を設けること、すなわち、閾値に差異を設けることによってダイオードの特性が順次変化し、水分の量を段階的に検知することができる。これは、ダイオードに用いる半導体と接する絶縁層や第２絶縁層に上述のような差異を設けることによって達成できる。
【００９０】
ダイオードは、例えば絶縁性基材の表面上に設けられた一対の電極と、一対の電極の間に形成された半導体層とを有する。半導体層は、例えばカーボンナノチューブを含有する。なお、ダイオードの構成はこれに限定されるものではなく、その他の構成は、例えば国際公開第２０１６／１５８８６２号に開示されている。
【００９１】
なお、本実施の形態９において、図１６に示す回路１３のように、ロジック回路４がダイオード１２ａ〜１２ｄとそれぞれ直接接続されていてもよい。この場合も、水分と接触していない状態では、電流が流れる「１」の状態であり、水分と接触すると、電流が流れなくなり、「０」の状態となる。
【００９２】
以上説明した本発明の実施の形態９によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
（実施の形態１０）
図１７は、本発明の実施の形態１０に係る回路の構成を示す図である。同図に示す回路１４は、図１に示す回路１のトランジスタ２ａ〜２ｄに代わる構成部位として、キャパシタ１５ａ〜１５ｄを接続している。本実施の形態１０では、キャパシタ１５ａ〜１５ｄにそれぞれ検知部位がある。キャパシタは、コンデンサとも呼ばれる。抵抗３ａ〜３ｄのキャパシタ１５ａ〜１５ｄと接続されていない側は交流電源１６にそれぞれ接続されている。本実施の形態１０では、キャパシタに検知部位がある。
【００９４】
交流電源１６が抵抗３ａ〜３ｄに矩形波電圧を印加すると、キャパシタ１５ａ〜１５ｄの作用によって、抵抗３ａ〜３ｄを流れる電流値の位相は印加電圧の位相からずれる。回路１４における位相のずれは、抵抗に接続されるキャパシタ中の誘電体の誘電率によって変化する。この際の時定数は、互いに接続している抵抗の抵抗値とキャパシタの静電容量の積となる。本実施の形態１０では、水分との接触によって誘電率が変化する誘電体を用いてキャパシタを構成する。また、水分と接触していない状態では矩形波に追随して電流を流すことにより信号値「１」を出力するようにしておく。このような回路１４において、水分と接触したキャパシタが、誘電率の変化によって矩形波に追随できなくなり、ロジック回路４の閾値以下となることにより、信号値が「０」となる。なお、キャパシタが水に接触して誘電体に水分が浸透した場合、信号値を「０」から「１」へ変化させるようにすることも原理的に可能である。
【００９５】
誘電体としては、タンタル酸化物（Ｔａ2Ｏ5等）、アルミニウム酸化物（Ａｌ2Ｏ3等）、シリコン酸化物（ＳｉＯ2等）、ジルコニウム酸化物（ＺｒＯ2等）、チタン酸化物（ＴｉＯ2等）、イットリウム酸化物（Ｙ2Ｏ3等）、ランタン酸化物（Ｌａ2Ｏ3等）、ハフニウム酸化物（ＨｆＯ2等）などの金属酸化物や、タンタル窒化物（ＴａＮ等）、アルミニウム窒化物（ＡｌＮ等）、シリコン窒化物（Ｓｉ3Ｎ4等）、ジルコニウム窒化物（ＺｒＮ等）、チタン窒化物（ＴｉＮ等）、イットリウム窒化物（ＹＮ等）、ランタン窒化物（ＬａＮ等）、ハフニウム窒化物（ＨｆＮ等）などの金属窒化物、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）、チタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ3）などの２種以上の金属の酸化物などが挙げられる。
【００９６】
有機誘電体としては、ポリエチレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、有機ガラス、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリパラキシレン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸誘導体、ポリメタクリル酸誘導体などが挙げられる。無機、有機を単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いても良い。
【００９７】
以上説明した本発明の実施の形態１０によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００９８】
（実施の形態１１）
図１８は、本発明の実施の形態１１に係る回路の構成を示す図である。同図に示す回路１７は、図１７に示す回路１４の抵抗３ａ〜３ｄに代わる構成部位として、インダクタ１８ａ〜１８ｄをそれぞれ配置するとともに、回路１４のキャパシタ１５ａ〜１５ｄに代わる構成部位として、抵抗３ａ〜３ｄをそれぞれ配置してなる。インダクタは、コイルまたはリアクトルとも呼ばれる。本実施の形態１１では、インダクタ１８ａ〜１８ｄにそれぞれ検知部位がある。
【００９９】
インダクタの中心導体を、前述の、導電性粒子と水溶性樹脂、導電性粒子と吸水性樹脂、水溶性導電性高分子などによって形成することにより、水分と接触した場合に、インダクタ内の透磁率が変化する。その結果、水分と非接触時と接触値でインダクタが出力する信号値が異なる。具体的には、例えば水分と非接触時に信号値「１」を出力していたインダクタが、透磁率の変化によって矩形波に追随できなくなり、ロジック回路４の閾値以下となることにより、出力する信号値が「０」となる。なお、インダクタの中心導体に水が接触して浸透することによって、信号値を「０」から「１」へ変化させるようにすることも、原理的に可能である。
【０１００】
以上説明した本発明の実施の形態１１によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
（実施の形態１２）
本発明の実施の形態１２は、実施の形態２と同様の構成を有する。本実施の形態１２において実施の形態２と異なる点は、トランジスタの絶縁層が、さらに、感光性有機成分としてラジカル重合性化合物の付加反応体を含む点である。
【０１０２】
ラジカル重合性化合物とは、分子中に複数のエチレン性不飽和二重結合基を有する化合物のことである。紫外（ＵＶ：Ultraviolet）光の照射により、後述する光重合開始剤から発生するラジカルによって、ラジカル重合性化合物のラジカル重合が進行し、絶縁層の架橋密度が向上し、絶縁層の硬度を向上させることができる。
【０１０３】
ラジカル重合性化合物としては、ラジカル重合の進行しやすい、（メタ）アクリル基を有する化合物が好ましい。ＵＶ光の照射時の感度向上および絶縁層の硬度向上の観点から、（メタ）アクリル基を分子内に２つ以上有する化合物がより好ましい。
【０１０４】
ラジカル重合性化合物としては、ＵＶ光の照射時の感度向上および硬化膜の耐クラック性向上の観点から、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ（メタ）アクリレート、１，３，５−トリス（（メタ）アクリロキシエチル）イソシアヌル酸もしくは９，９−ビス［４−（２−（メタ）アクリロキシエトキシ）フェニル］フルオレンまたはそれらの酸変性体が好ましい。また、ラジカル重合性化合物としては、ＵＶ光の照射時の感度向上および硬化膜の耐クラック性向上の観点から、エチレンオキシド変性体またはプロピレンオキシド変性体も好ましい。
【０１０５】
絶縁層は、さらに感光性有機成分として、ＵＶ光の照射によって結合開裂および／または反応してラジカルを発生する化合物（以下、「光重合開始剤」という）を含んでもよい。光重合開始剤を含むことで、前述したラジカル重合性化合物のラジカル重合が進行し、ＵＶ光の照射時の付加反応を促進することができる。光重合開始剤としては、例えば、ベンジルケタール系光重合開始剤、α−ヒドロキシケトン系光重合開始剤、α−アミノケトン系光重合開始剤、アシルホスフィンオキシド系光重合開始剤、オキシムエステル系光重合開始剤、アクリジン系光重合開始剤、チタノセン系光重合開始剤、ベンゾフェノン系光重合開始剤、アセトフェノン系光重合開始剤、芳香族ケトエステル系光重合開始剤または安息香酸エステル系光重合開始剤が好ましく、ＵＶ光の照射時の感度向上の観点から、α−ヒドロキシケトン系光重合開始剤、α−アミノケトン系光重合開始剤、アシルホスフィンオキシド系光重合開始剤、オキシムエステル系光重合開始剤、アクリジン系光重合開始剤またはベンゾフェノン系光重合開始剤がより好ましく、α−アミノケトン系光重合開始剤、アシルホスフィンオキシド系光重合開始剤、オキシムエステル系光重合開始剤がさらに好ましい。光重合開始剤の具体的な例としては、オキシムエステル系光重合開始剤として、１−［４−（フェニルチオ）フェニル］オクタン−１，２−ジオン−２−（Ｏ−ベンゾイル）オキシムおよび１−［９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル］エタノン−１−（Ｏ−アセチル）オキシムを挙げることができるが、他の公知の材料も利用することができる。
【０１０６】
絶縁層は、さらに感光性有機成分として、光により酸を発生する化合物（以下、「光酸発生剤」という）を含有してもよい。光酸発生剤としては、オニウム塩化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物、ジアゾメタン化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、スルホンイミド化合物などを例示することができる。ジアゾケトン化合物の具体的な例としては、１，３−ジケト−２−ジアゾ化合物、ジアゾベンゾキノン化合物、ジアゾナフトキノン化合物などを挙げることができ、パターン加工精度や絶縁層の耐クラック性の観点から、ジアゾナフトキノン化合物が好ましい。好ましいジアゾケトン化合物として、１，２−ナフトキノンジアジド−４−スルホン酸と２，２，３，４，４’−ペンタヒドロキシベンゾフェノンとのエステル、１，２−ナフトキノンジアジド−４−スルホン酸と１，１，１−トリス（４−ヒドロキシフェニル）エタンとのエステル等を挙げることができる。
【０１０７】
光重合開始剤および光酸発生剤は、感光性有機成分である増感剤と組み合わせて用いられることが好ましい。増感剤は、光退色反応で着色を生じないため、絶縁層中でも、高い透明性を維持しつつ、高感度化を達成することができる。増感剤としては特に制限はなく公知の材料を用いることができるが、９，１０−二置換アントラセン系化合物が特に好ましい。
【０１０８】
絶縁層は、感光性有機成分として、連鎖移動剤の付加反応体をさらに含んでもよい。連鎖移動剤とは、ＵＶ光の照射時のラジカル重合により得られるポリマー鎖の、ポリマー生長末端からラジカルを受け取り、他のポリマー鎖へのラジカル移動を介することが可能な化合物をいう。連鎖移動剤を含むことにより、ＵＶ光の照射時の感度を向上させることができる。これは、ＵＶ光の照射によって発生したラジカルが、連鎖移動剤によって他のポリマー鎖へラジカル移動することで、膜の深部にまでラジカル架橋をするためであると推測される。連鎖移動剤としては、チオール系連鎖移動剤が好ましい。
【０１０９】
絶縁層は、感光性有機成分として、重合禁止剤をさらに含んでもよい。重合禁止剤とは、ＵＶ光の照射時に発生したラジカル、またはＵＶ光照射時のラジカル重合により得られるポリマー鎖の、ポリマー生長末端のラジカルを捕捉し、安定ラジカルとして保持することにより、ラジカル重合を停止することが可能な化合物をいう。重合禁止剤を適量含有させることで、ＵＶ光照射時に発生する過剰量のラジカルを抑制し、ラジカル重合を制御することができる。重合禁止剤としては、フェノール系重合禁止剤が好ましい。
【０１１０】
絶縁層は、無機粒子が結合したポリマーに加えて、さらに、ポリマーが結合していない無機粒子を含有してもよい。ポリマーが結合していない無機粒子の好ましい材質や形状としては、上述のような、ポリマーが結合された場合のものと同様である。
【０１１１】
絶縁層は、必要に応じて、粘度調整剤、界面活性剤、安定化剤などを含有してもよい。また、絶縁層は、残留溶媒を含有していても構わない。界面活性剤としては、例えば、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ポリアルキレンオキシド系界面活性剤、アクリル系界面活性剤等を挙げることができる。フッ素系界面活性剤の具体的な例としては、メガファックＦ１４２Ｄ、同Ｆ１７２、同Ｆ１７３、同Ｆ１８３（以上、大日本インキ化学工業（株）製）、ＮＢＸ−１５、ＦＴＸ−２１８、ＤＦＸ−１８（（株）ネオス製）等を挙げることができる。また、シリコーン系界面活性剤としては、ＢＹＫ−３３３（ビックケミー・ジャパン（株）製）等を挙げることができる。
【０１１２】
本実施の形態１２においては、感光性有機物を含む絶縁層を有する薄膜トランジスタを用いてトランジスタを構成しているため、フォトリソグラフィーにより、選択的にビアを形成することができる。これにより、例えば、配線が接触する絶縁層の領域に対して選択的にビアを形成し、このビアに対して、インクジェット法やディスペンサー法などの塗布法により水溶性樹脂からなる膜（水溶性樹脂膜）を塗布形成すれば、水溶性樹脂膜が水分と接触した際に溶解し、それに伴い、水溶性樹脂膜と接している配線が断線して高抵抗化する。なお、絶縁層に対して、水溶性樹脂膜の代わりに吸水性樹脂からなる膜（吸水性樹脂膜）を同様に塗布形成してもよい。この場合には、吸水性樹脂膜が水分に接触すると吸水性樹脂膜が膨潤し、吸水性樹脂膜と接している配線が断線する。
【０１１３】
以上説明した本発明の実施の形態１２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１１４】
（その他の実施の形態）
上述のように、いくつか例を挙げて説明したが、本発明の実施の形態はこれらに限られることなく、検知部位はサイリスタなど、他の箇所にあっても良い。
【０１１５】
なお、上記の実施の形態または変形例の回路図における電源は、無線通信デバイスの場合アンテナとなる。必要に応じてアンテナが受信した電磁波を整流回路によって直流に変換することもできる。また、上記無線通信デバイスは電池を内蔵したアクティブ型の無線通信デバイスであってもよい。
【０１１６】
本発明の回路の応用として、自動車の水没試験に用いることもできる。この場合は、本発明の回路を自動車のドア部分などに貼り付け、水没試験を行う。水没試験後に、貼り付けておいた回路のデジタル信号列を読み取ることによって、車内へのわずかな水分の進入などを知ることができる。
【０１１７】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態等を含み得るものである。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明に係る回路およびそれを備える検知器は、簡易で経済的であり、上述したおむつや自動車の水没試験への適用に加えて、配管などの設備や、橋梁、トンネル、ダムなどのインフラストラクチャーの水漏れ検知等を目的とするシステムに適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１１９】
１、１Ａ、９、１１、１３、１４、１７  回路
２ａ〜２ｄ、５、５Ａ、６、７、８  トランジスタ
３ａ〜３ｄ、１０ａ〜１０ｄ  抵抗
４  ロジック回路
１２ａ〜１２ｄ  ダイオード
１５ａ〜１５ｄ  キャパシタ
１６  交流電源
１８ａ〜１８ｄ  インダクタ
２１ａ〜２１ｄ、５１、５１Ａ、６１、７１、８１  ソース電極
２２ａ〜２２ｄ、５２、６２、７２、８２  ゲート電極
２３ａ〜２３ｄ、５３、５３Ａ、６３、７３、８３  ドレイン電極
２４ａ、５４、６４、７４、８４  基板
２５ａ、５５、５５Ａ、６５、７５、８５  絶縁層
２６ａ、５６、５６Ａ、６６、７６、８６  半導体層
５７、５７Ａ  第２絶縁層
１０１  検知器
１０２  認識部
２０１  水分検知システム
２０２  送受信装置
２０３  無線通信デバイス
２３１  アンテナ
２３２  回路部
２４１  表面材
２４２  吸水材
２４３  防水材
ＢＬ１〜ＢＬ４  ビット線
Ｗ１１〜Ｗ１４、Ｗ２１〜Ｗ２４、Ｗ３１〜Ｗ３４  配線
ＷＬ  ワード線
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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