(57)【要約】【課題】通信特性の変化を特徴量として見る方式では、読取り漏れにより検知できないのか、水分等が規定量を超えたがために通信不能となったのか判別することができないという問題がある。【解決手段】水分検知センサは、第１面と、第１面の反対側の第２面とを有するベース部材と、ベース部材の第１面上の検知回路と、検知回路と電気的に接続される集積回路と、集積回路と電気的に接続されるアンテナとを有する。検知回路は、離間して配置された第１検知電極と第２検知電極とを含み、集積回路は、記憶回路を含んでいる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有するベース部材と、
前記ベース部材の前記第１面上の検知回路と、
前記検知回路と電気的に接続される集積回路と、
前記集積回路と電気的に接続されるアンテナと、を有し、
前記検知回路は、離間して配置された第１検知電極と第２検知電極と、を含み、
前記集積回路は、記憶回路を含む、
水分検知センサ。
【請求項２】
前記集積回路は、前記検知回路が第１の状態のとき、第１の値を前記記憶回路に記憶させ、前記検知回路が第２の状態のとき、第２の値を前記記憶回路に記憶させる、
請求項１に記載の水分検知センサ。
【請求項３】
前記第１の状態は、前記第１検知電極と前記第２検知電極との間に電流が流れない開状態であり、
前記第２の状態は、前記第１検知電極と前記第２検知電極との間に電流が流れる閉状態である、
請求項２に記載の水分検知センサ。
【請求項４】
保護部材を有し、
前記保護部材は、前記集積回路と前記アンテナを覆い、
前記検知回路は前記保護部材から露出されている、
請求項１に記載の水分検知センサ。
【請求項５】
前記ベース部材の前記第２面側に、貼付け部材を有する、
請求項１に記載の水分検知センサ。
【請求項６】
前記第１検知電極と前記第２検知電極は櫛歯状のパターンを有する、
請求項１に記載の水分検知センサ。
【請求項７】
前記ベース部材の前記第１面側に前記検知回路が配置され、前記第２面側に前記集積回路と前記アンテナが配置される、
請求項１に記載の水分検知センサ。
【請求項８】
前記検知回路は、前記第１検知電極と前記第２検知電極と有する第１検知回路と、第３検知電極と第４検知電極とを有する第２検知回路と、を含み、
第１検知電極及び第２検知電極との長さと、第３検知電極及び第４検知電極との長さとが、異なっている、
請求項１に記載の水分検知センサ。
【請求項９】
前記第１検知電極及び前記第２検知電極に重ねて変色部材が配置されている、
請求項１に記載の水分検知センサ。
【請求項１０】
前記第１検知電極及び前記第２検知電極の長手方向に沿って変色部材が配置されている、
請求項１に記載の水分検知センサ。
【請求項１１】
前記第１検知電極及び前記第２検知電極の間に水溶性樹脂層を有し、
前記前記第１検知電極及び前記第２検知電極は、前記水溶性樹脂層の上で短絡されている、
請求項１に記載の水分検知センサ。
【請求項１２】
第１水溶性樹脂層と、前記第１水溶性樹脂層に重ねて配置される第２水溶性樹脂層と、を有し、
前記第１検知電極及び前記第２検知電極は、前記第１水溶性樹脂層と前記第２水溶性樹脂層との間に配置される、
請求項１に記載の水分検知センサ。
【請求項１３】
前記水溶性樹脂層は水分と反応して溶解し、前記第１検知電極及び前記第２検知電極は断線する、
請求項１１に記載の水分検知センサ。
【請求項１４】
前記第１水溶性樹脂層及び前記第２水溶性樹脂層は水分と反応して溶解し、前記第１検知電極及び前記第２検知電極は断線する、
請求項１２に記載の水分検知センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の一つは、水分を検知するセンサに関する。例えば、本開示の一実施形態は、被検体の水位、水漏れを検知する水分検知センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩｏＴ（Internet of Things）への注目が高まる中で、様々な環境情報を取得して大量のデータを解析することで、生産性の向上、安全性の管理、新たなビジネスモデルを構築するといった動きが活発化してきている。こうした動きの中で、環境情報を取得するためのセンサは重要な役割を果たすと考えられる。環境情報を取得するセンサの一つとして、水分を検知するセンサが知られている。水分を検出するセンサとしては、センシング部と制御回路で構成される据え置き式の水分検知センサが主流であるが、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifier）又はＩＣタグの技術を応用した水分検知センサが開発されている。
【０００３】
例えば、無線通信でデータの入出力が行われるＩＣチップと、このＩＣチップの全部または一部を覆う電磁波が透過可能かつ吸水性を有する被覆手段とから構成された水分検知センサが開示されている（特許文献１参照）。他の一例として、表面又は側面に水分を保持できる孔又は凹凸を有するアンテナ素子と、このアンテナ素子に接続されるＩＣチップとを備えた水分検知センサが開示されている（特許文献２参照）。さらに他の一例として、ＩＣチップが搭載された給電回路基板とアンテナとの間に、所定の環境状態の変化に従って電気特性が変化し、給電回路基板とアンテナとの間の結合の状態を変化させる絶縁材料が介在された、環境情報を検知するセンサが開示されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０２９９９３号公報
【特許文献２】特開２０１６−１７００７０号公報
【特許文献３】特許第５１８２４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＲＦＩＤ又はＩＣタグの技術を応用した従来のセンサは、いずれも通信特性の変化を特徴量として用いている。しかしながら、通信特性の変化を特徴量とする方式では、読取り漏れにより検知できないのか、水分等が規定量を超えたがために通信不能となったのか判別することができないという問題がある。
【０００６】
また、水分の有無を回路の抵抗変化のみで検知する方式では、検知面への結露、僅かな水滴の付着でも抵抗変化が生じてしまうという問題がある。さらに、一度浸水した後で、検知面が乾燥すると回路の抵抗値は元に戻るため、浸水の履歴を正確に反映できないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る水分検知センサは、第１面と、第１面の反対側の第２面とを有するベース部材と、ベース部材の第１面上の検知回路と、検知回路と電気的に接続される集積回路と、集積回路と電気的に接続されるアンテナとを有する。検知回路は、離間して配置された第１検知電極と第２検知電極とを含み、集積回路は、記憶回路を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る水分検知センサの構成を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る水分検知センサの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る水分検知センサの構成を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る水分検知センサの測定回路の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る水分検知センサの集積回路の機能的構成を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る水分検知センサの記憶回路の記憶領域の構成の一例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る水分検知センサの動作を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態に係る水分検知センサの構成を示す平面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る水分検知センサの構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る水分検知センサの構成を示す平面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る水分検知センサの構成を示す平面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る水分検知センサの構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る水分検知センサの構成を示す平面図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る水分検知センサの構成を示す平面図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る水分検知センサの構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る水分検知センサの構成を示す平面図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る水分検知センサの構成を示す図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る水分検知センサが使用される一態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の内容を、図面等を参照しながら説明する。但し、本開示は多くの異なる態様を含み、以下に例示する開示の内容に限定して解釈されるものではない。図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、それはあくまで一例であって、本開示の内容を必ずしも限定するものではない。また、本開示において、ある図面に記載されたある要素と、他の図面に記載されたある要素とが同一又は対応する関係にあるときは、同一の符号（又は符号として記載された数字の後にａ、ｂなどを付した符号）を付して、繰り返しの説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第１」、「第２」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有さない。
【００１０】
本開示において、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「上に（又は下に）」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直上（又は直下）にある場合のみでなく他の部材又は領域の上方（又は下方）にある場合を含む。すなわち、他の部材又は領域の上方（又は下方）においてある部材又は領域との間に別の構成要素が含まれている場合も含む。
【００１１】
第１の開示：
〜水分検知センサの構成〜
図１は、本開示の一実施形態に係る水分検知センサ１００ａの構成を平面図で示す。また、図１に示すＡ１−Ａ２線に対応する断面構造を図２に示す。以下の説明では、図１及び図２を適宜参照するものとする。
【００１２】
水分検知センサ１００ａは、ベース部材１０２上に、アンテナ１０４、集積回路１０６、及び検知回路１０８が配置された構成を有する。ベース部材１０２は、第１面（表面）と、第１面とは反対側の第２面（裏面）とを有する。図１は、アンテナ１０４、集積回路１０６、及び検知回路１０８が、ベース部材１０２の第１面に設けられた態様を示す。
【００１３】
アンテナ１０４及び集積回路１０６は保護部材１１０で覆われており、検知回路１０８は少なくとも一部が保護部材１１０から露出されている。図１は、ベース部材１０２の同一面にアンテナ１０４、集積回路１０６、及び検知回路１０８が配置される態様を示す。検知回路１０８が保護部材１１０から露出する領域がセンシング領域１１２となる。検知回路１０８は、離間して配置された第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂとを含む。水分検知センサ１００ａは、センシング領域１１２で水分の有無を検出する。アンテナ１０４及び集積回路１０６は、センシング領域１１２の外側に配置される。
【００１４】
集積回路１０６はアンテナ１０４と接続される。集積回路１０６は記憶回路（メモリ）を含む。集積回路１０６の記憶回路は検知回路の状態を記憶する。例えば、集積回路１０６は、検知回路１０８が第１の状態のとき第１の値（例えば“０”）を記憶回路に記憶し、検知回路１０８が第２の状態のとき第２の値（例えば“１”）を記憶回路に記憶する。例えば、第１の状態とは、第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂとの間に電流が流れない状態であり、回路的には開（オープン）状態である。第２の状態とは、第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂとの間に電流が流れる状態であり、回路的には閉（クローズ）状態である。記憶回路は不揮発性メモリで構成され、記憶されたデータは水分検知センサ１００ａに保持される。
【００１５】
アンテナ１０４は、集積回路１０６がリーダ・ライタ装置（図示せず）と無線通信を行うために設けられる。リーダ・ライタ装置は、水分検知センサ１００ａに無線通信により命令を与える。水分検知センサ１００ａは、リーダ。ライタ装置が出力した信号を受信すると、集積回路１０６が動作し、検知回路１０８によって水分の有無を検知し、また集積回路１０６に記憶された検知結果を読み出す機能を有する。アンテナ１０４は、リーダ・ライタ装置から出力される電磁波を受信して、集積回路１０６の動作に必要な電力を得るのに用いられる。また、アンテナ１０４は、リーダ・ライタ装置から出力される命令を受信し、集積回路１０６から出力されるデータをリーダ・ライタ装置に送信するために用いられる。
【００１６】
水分検知センサ１００ａは、被検体となる構造物に付着させた状態で用いられる。水分検知センサ１００は、ベース部材１０２の第２面に貼付け部材１１６が設けられる。貼付け部材１１６は、粘着性又は接着性を有する。水分検知センサ１００は、貼付け部材１１６によって被検体となる構造物に取り付けられることで、センシング領域１１２が表面に配置される。
【００１７】
水分検知センサ１００ａは、検知回路１０８の電気的特性の変化を検出することで、水分の有無を検知する機能を有する。水分検知センサ１００ａは、水分を検知する機能を有する検知回路１０８により、被検体となる構造物の水位、浸水の有無、水濡れの有無を判断するのに用いられる。水分検知センサ１００ａは、無線通信機能を有する集積回路１０６によって、遠隔操作によって被検体の状態を検知することが可能とされている。
【００１８】
なお、本開示において、構造物とは、例えば、道路設備、鉄道設備、港湾設備、空港設備、送信設備、送電設備、建築物（ビルディング等）、家屋、その他の建造物を含む。また、構造物には、電子機器、機械、車両、衣服、包装体、工業製品、工芸品、その他各種動産又は不動産を含むものとする。
【００１９】
例えば、図１８は、本開示に係る水分検知センサ１００ａを橋脚１５４に設置した例を示す。水分検知センサ１００ａは橋脚１５４の任意の場所に設置することができる。橋脚１５４に設置された水分検知センサ１００は、水面が上昇し検知回路１０８が水分を検出したとき、その状態を集積回路１０６に記憶させることができる。水分検知センサ１００ａは、リーダ・ライタ装置と無線通信で命令を受け、水濡れ有無の検知、データの読み出しを行うことができる。
【００２０】
〜アンテナ〜
図１は、アンテナ１０４がスパイラルアンテナである場合を示す。アンテナ１０４の形態は任意であり、ループアンテナ、ダイポールアンテナの形態を有していてもよい。アンテナ１０４は、ベース部材１０２上に設けられた導電膜、又は導体箔によって形成される。例えば、アンテナ１０４は、銅箔のパターンによって形成される。アンテナ１０４の配置は任意であるが、ベース部材１０２上で検知回路１０８に影響を与えない位置に配置されていることが好ましい。
【００２１】
〜検知回路〜
検知回路１０８は少なくとも一対の導体パターンを有する。一対の導体パターンは、通常時（乾燥時）は電気的に絶縁されている。図１は、検知回路１０８を構成する一対の導体パターンとして、離間して配置された第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂを示す。第１検知電極１１４ａ及び第２検知電極１１４ｂは線状の導体パターンで形成される。第１検知電極１１４ａ及び第２検知電極１１４ｂは、集積回路１０６と接続される。第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂとは、ベース部材１０２の絶縁表面に設けられ、集積回路１０６に接続された状態で通常時（水に濡れていない状態）では電気回路的には「開（オープン）」の状態にある。
【００２２】
一方、センシング領域１１２において、第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂとが水に濡れた状態又は浸水した状態では、水の導電性により電流が流れ得る状態となり、電気回路的には「閉（クローズ）」の状態となる。水の導電率は水質等に影響されるが、例えば、水道水は１００μＳ／ｃｍ程度、平均的な河川の水、雨水などでは１２０μＳ／ｃｍ程度、海水では４５０００μＳ／ｃｍ程度とされている。したがって、センシング領域１１２が結露、雨水、河川の水、海水等の自然界の水に濡れた状態では、第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂとの間には、電流が流れ得る状態となる。
【００２３】
第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂとの間隔は一定に保たれていることが好ましい。第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂとの間に一定の抵抗率の導電性物質が介在する場合、電極間距離に比例して抵抗値が変化する。通常の場合、第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂとの間隔を狭くすると両電極間の抵抗値は低下し、電流が流れやすくなるので検出感度が向上する。一方、第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂとの間隔を広くすると両電極間の抵抗値が増加して、検知感度が相対的に高くなる。このように、検知回路１０８は、第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂとの間隔を調整することで、検知感度を調整することができる。
【００２４】
第１検知電極１１４ａ及び第２検知電極１１４ｂは、導電性ペースト、金属の蒸着膜又はスパッタリング膜、メッキ膜、金属箔などで形成することができる。導電性のペーストとしては、銀ペースト、カーボンペーストなどを用いることができる。金属の蒸着膜又はスパッタリング膜としては、アルミニウム膜、チタン膜、銀膜などを用いることができる。メッキ膜としては、銅膜、ニッケル膜などを用いることができる。また、金属箔としては、銅、黄銅、銀、金、アルミニウムなどの箔を用いることができる。
【００２５】
なお、図１は、第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂが直線状のパターンで示されているが、本開示の一実施形態に係る水分検知センサは、このようなパターンに限定されるものではない。例えば、図３に示すように、第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂとを櫛歯状のパターンで形成し、両電極の櫛歯をかみ合わせるように配置してもよい。このようなパターンとすることで、第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂが対向する面積を増加させることができる。これにより、検知回路１０８に流すことのできる電流を増加させることができるので、検知感度を高めることができる。
【００２６】
〜測定回路〜
図４は、測定回路１４０の一例を示す。図４で示す測定回路１４０は、第１トランジスタ１２０、第２トランジスタ１２２、第３トランジスタ１２４、第４トランジスタ１２６、容量素子１２８を含む。第１トランジスタ１２０は入出力端子（ソース又はドレイン）の一方が電源線１３０と接続され、入出力端子の他方が検知回路１０８の第１検知電極１１４ａと接続される。第２検知電極１１４ｂは、容量素子１２８の一方の端子と接続される。容量素子１２８の他方の端子は接地電位が与えられる。第２トランジスタ１２２の入出力端子の一方が電源線１３０と接続され、入出力端子の他方が第３トランジスタ１２４の入出力端子の一方と接続される。第２トランジスタ１２２の制御端子（ゲート）は容量素子１２８の一方の端子と接続される。第３トランジスタ１２４の入出力端子の他方は出力端子となる。第４トランジスタ１２６の入出力端子は、容量素子１２８の一方の端子と他方の端子との間に接続される。第１トランジスタ１２０、第３トランジスタ１２４、第４トランジスタ１２６の制御端子（ゲート）には、各トランジスタのオン・オフの状態を制御する電圧が、図示しない信号線から印加される。
【００２７】
検知回路１０８は、機能的にはスイッチ１３２とみなすことができる。検知回路１０８が水分を検知しないときスイッチは開（オープン）の状態にあり、水分を検知するときはスイッチ１３２が閉（クローズ）の状態となる。すなわち、図１で示す検知回路１０８は、ノーマリオープンのスイッチとみなすことができる。
【００２８】
測定回路１４０は、リセット期間、測定期間、読み出し期間を有する。測定回路１４０は、検知回路１０８を駆動するに当たり、リセット期間から動作を開始する。リセット期間では第１トランジスタ１２０及び第３トランジスタ１２４がオフとなり、第４トランジスタ１２６がオンとなり、容量素子１２８の両端子間が短絡される。この動作により容量素子１２８の電位は接地電位にリセットされる。
【００２９】
リセット期間の後、測定期間に移行する。測定期間では、第１トランジスタ１２０がオン、第３トランジスタ１２４及び第４トランジスタ１２６がオフとなる。第２トランジスタ１２２の制御端子（ゲート）も最初は接地電位となっているのでオフ状態にある。第１トランジスタ１２０がオンになると、電源線１３０と第１検知電極１１４ａとが導通する状態となる。検知回路１０８が水分を検知しないとき（すなわち、スイッチ１３２がオープンのとき）、第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂとの間には電流が流れないので、容量素子１２８の電位は変化しないこととなる。一方、検知回路１０８が水分を検知するとき（すなわち、スイッチ１３２がクローズのとき）、第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂとの間には電源線１３０から電流が流れ、容量素子１２８が充電される。容量素子１２８の電圧は第２トランジスタ１２２の制御端子（ゲート）に印加される。容量素子１２８の電圧が第２トランジスタ１２２のしきい値電圧以上となると、第２トランジスタ１２２はオンとなり、入出力端子間が導通状態となる。
【００３０】
読み出し期間では、第１トランジスタ１２０及び第３トランジスタ１２４がオン、第４トランジスタ１２６がオフとなる。第２トランジスタがオンのとき、第３トランジスタ１２４の出力は電源電位である高電位（ハイレベル）となる。一方、第２トランジスタがオフのとき、第３トランジスタ１２４の出力電位は低電位（ローレベル）の状態が維持される。このように、検知回路１０８の状態（水分の有無）は、第３トランジスタ１２４の出力電位によって判別することが可能となる。なお、図４に示す測定回路１４０の構成は一例であり、本開示の一実施形態に係る水分検知センサ１００ａは、測定回路１４０として他の構成を備えていてもよい。例えば、容量素子１２８の充電電圧を、オペアンプを用いて読み出す回路が設けられていてもよい。
【００３１】
〜集積回路〜
集積回路１０６は、第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂ間が導通状態にあるか非導通状態であるかを検知する測定回路１４０を有し、導通又は非導通の状態の判定結果を記憶する記憶回路１３８を有する（記憶回路はメモリと呼ばれてもよい。）。記憶回路１３８は半導体メモリで構成される。集積回路１０６は、リーダ・ライタ装置１０１から電力が供給されたとき動作をし、検知回路１０８の導通／非導通の状態を判定し、状態をメモリに記憶する動作を実行する。また、集積回路１０６は、メモリに記憶された判定結果を出力する動作を実行する。
【００３２】
図５は、集積回路１０６の機能的な構成をブロック図で示す。集積回路１０６は、記憶回路１３８、測定回路１４０の他、通信回路１３４、制御回路１３６を含む。通信回路１３４はアンテナと接続される。通信回路１３４は、アンテナ１０４で受信した変調波を受信し、復調すると共に、変調波を整流することで電力を生成する機能を有する。通信回路１３４で生成された電力は、集積回路１０６を動作させるために用いられる。また、通信回路１３４は、制御回路１３６から出力される信号を変調し、アンテナ１０４に出力する機能を有する。このような機能を有する通信回路１３４は、電源回路（整流回路）、復調回路、変調回路に細分化することもできる。
【００３３】
制御回路１３６は、リーダ・ライタ装置１０１から送信された命令に基づいて、測定回路１４０を動作させ、また、記憶回路１３８にデータを書き込み、記憶回路１３８からデータを読み出す機能を有する。また、制御回路１３６は、記憶回路１３８から読み出したデータを通信回路１３４に出力する機能を有する。
【００３４】
記憶回路１３８は、測定回路１４０から出力されたデータ（デジタル信号）を記憶する機能を有する。また、記憶回路１３８は、個体を識別する識別情報を記憶する機能を有していてもよい。また、記憶回路１３８は、集積回路１０６自体の動作を制御するソフトウエアが記憶されていてもよい。記憶回路１３８は、これらの情報を記憶するために、不揮発性メモリにより構成されていてもよい。
【００３５】
図６（Ａ）は、記憶回路１３８における記憶領域の構成の一例を示す。記憶領域は、識別情報記憶領域１４２、データ記憶領域１４４ａ、制御プログラム記憶領域１４６を含む。識別情報記憶領域１４２は、水分検知センサを識別するための個体識別情報が記憶されている。個体識別情報は、水分検知センサの工場出荷時に記憶回路１３８に書き込まれてもよいし、工場出荷後に水分検知センサの利用者等によって適宜記憶回路１３８に書き込まれてもよい。水分検知センサ１００ａは、記憶回路１３８に個体識別情報が記憶されていることにより、他の水分検知センサと区別することができる。
【００３６】
データ記憶領域１４４ａは、測定回路１４０で測定された情報が記憶される。データ記憶領域１４４ａには、検知回路１０８が検知した状態に応じて、例えば“０”又は“１”の値が記憶される。例えば、制御回路１３６は、測定回路１４０が水分を検知しないとき（検知回路１０８が開（オープン）のとき）、データとして“０”を記憶回路１３８に書き込む。一方、制御回路１３６は、測定回路１４０が水分を検知したとき（検知回路１０８が閉（クローズ）のとき）、データとして“１”を記憶回路１３８に書き込む。データ記憶領域１４４ａは、データが書き込まれる都度、記憶するデータが更新される。この場合、データ記憶領域１４４の記憶容量は、最小で１ビットあれば足りるので、記憶回路１３８の容量を小さくすることができる。
【００３７】
制御プログラム記憶領域１４６は、集積回路１０６の動作を制御するプログラムが記憶されている。集積回路１０６は、リーダ・ライタ装置１０１から電力が供給され、動作を開始すると、制御プログラム記憶領域１４６から制御プログラムが読み出され、受信した命令に応じて測定回路１４０を動作させ、記憶回路１３８からデータを読み出し、また記憶回路１３８へデータを書き込む動作が実行される。
【００３８】
図６（Ｂ）は、記憶回路１３８における記憶領域の構成の他の一例を示す。データ記憶領域１４４ｂは、検知回路１０８が検知した検知情報に加え、検知情報に対応する日時情報が記憶されている。具体的には、水分検知センサ１００ａが、リーダ・ライタ装置１０１から命令を受信した日時情報と、当該命令に基づいて測定回路１４０が動作し、検知回路１０８によって検知された検知情報とが対応付けられて記憶されている。一組の日時情報と検知情報とは、データ記憶領域１４４に複数個記憶されていてもよい。このような記憶領域を有する記憶回路１３８を用いることにより、水分の有無の計測と、検知データの読み出しとを異なるタイミングで行うことができ、事後的に時系列で検知データを読み出すことができる。
【００３９】
このような集積回路１０６は、外寸が１ｍｍ以下の半導体チップによって実現されるので、センシング領域１１２に影響を与えることなくベース部材１０２に実装することができる。また、集積回路１０６は受動型（パッシブ型）で動作するので、電源を設ける必要がなく、水分検知センサの小型化、軽量化を図ることができる。
【００４０】
〜保護部材〜
集積回路１０６及びアンテナ１０４の腐食を防ぎ、動作の安定性を確保するために、保護部材１１０で覆われていることが好ましい。保護部材１１０は耐候性を有していることが好ましい。また、保護部材１１０に代えて樹脂が塗布されていてもよい。センシング領域１１２が水に濡れる状態にあっても、少なくとも集積回路１０６が保護部材１１０で覆われていることで、故障、誤動作を防止することが可能となる。
【００４１】
保護部材１１０は、ポリエステル、ポリイミドなどのフィルムでも良いし、ガスバリア性を有する高分子膜（例えば、ポリクロロパラキシリレン（「パリレン」（登録商標）とも呼ばれる））がコーティングされていてもよい。さらに保護部材１１０の上面に、貼付け部材１１６が設けられる。
【００４２】
〜貼付け部材〜
図２に示すように、ベース部材１０２のセンシング領域１１２とは反対側の面（裏面）には、貼付け部材１１６が設けられる。貼付け部材１１６は、予めベース部材１０２に設けられていてもよいし、水分検知センサ１００ａを被検体に設置するときに設けてもよい。貼付け部材１１６は、水分検知センサ１００ａを被検体に安定して設置するために、ベース部材１０２の裏面の略全面に設けられていることが好ましい。
【００４３】
貼付け部材１１６は、粘着材、粘着シート、接着材、接着シート等の粘着性又は接着性を有する。貼付け部材１１６としては、ゴム系、アクリル系、シリコーン系等の粘着材を適用することができる。貼付け部材１１６としては、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン樹脂系、塩化ビニール樹脂系等の接着材を適用することができる。接着材は、また、光硬化型、熱硬化型等の各種の接着材を適用することができる。また、粘着シートは、シート状の粘着材であり、接着シートはシート状の接着材を用いることができる。
【００４４】
このような貼付け部材１１６により、水分検知センサ１００ａを被検体に取り付けることができる。水分検知センサ１００ａが設置される被検体の施工面は、平面及び曲面のいずれであってもよく、また角部であってもよい。被検体の施工面は、貼付け部材１１６が密着するようにプライマ加工等が施されていてもよい。
【００４５】
〜ベース部材〜
ベース部材１０２としては、耐水性を備え、絶縁性（または絶縁表面）を有する部材を用いることが好ましい。このような特性を備えた部材として、プラスチックフィルムを用いることができる。プラスチックフィルムの素材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、塩化ビニール、ポリスチレン、アクリル、ポリイミドなどを用いることができる。また、ベース部材１０２として、ガラス基板、セラミック基板ガラス・エポキシ基板を用いることもできる。さらに、ベース部材１０２として、金属板の表面に絶縁膜が設けられた部材を用いることもできる。
【００４６】
ベース部材１０２の形状に限定はないが、センシング領域１１２を平面状とする場合には、板状又はシート状の部材を用いることが好ましい。ベース部材１０２としてプラスチックフィルムを用いる場合には、１０μｍ〜１００μｍ、例えば、１５μｍ〜６０μｍの厚みを有していることが好ましい。プラスチックフィルムは、このような厚みを有することで、センシング領域１１２を平面形状として維持し、集積回路１０６及びアンテナ１０４を保持することができ、さらに被検体が曲面である場合には、当該曲面に合わせてセンシング領域１１２を湾曲させることも可能となる。また、ベース部材１０２として、ガラス基板又はセラミック基板を用いる場合には、２００μｍ〜２０００μｍ、例えば、５００μｍ〜１１００μｍの厚みを有していることが好ましい。このような厚みを有することで、センシング領域１１２を平面形状として維持し、集積回路１０６及びアンテナ１０４を保持することができる。
【００４７】
〜水分検知センサの動作〜
図７は、水分検知センサ１００ａの動作の一例を説明するフローチャートを示す。水分検知センサ１００ａは、リーダ・ライタ装置１０１から信号を受信すると、通信回路１３４が信号を復調し、復調された信号を集積回路１０６へ出力する。また通信回路１３４は、リーダ・ライタ装置１０１から信号（電磁波）を受信すると集積回路１０６の動作に必要な電力を生成し、集積回路１０６が動作を開始する（Ｓ２０１）。
【００４８】
リーダ・ライタ装置１０１からは水分検知センサ１００ａを制御する様々な命令を出力することができる。本開示では、一例として、リーダ・ライタ装置１０１から、（１）水分検知有無の測定を実行する命令、（２）水分検知結果のデータを読み出しの実行する命令、（３）前述の（１）及び（２）を実行する命令、が送信されるものとする。
【００４９】
制御回路１３６は、リーダ・ライタ装置１０１から送信した命令に水分検知の有無の測定を実行する命令が含まれているか否かの判断を行う（Ｓ２０３）。測定が必要の場合、制御回路１３６は測定回路を駆動して測定を行う（Ｓ２０５）。測定回路１４０から出力された測定結果は、制御回路１３６によって記憶回路１３８に書き込まれる。例えば、図４で示す測定回路１４０から高電位の信号（ハイレベルの信号）が出力されたとき（水分が検知されたときとき）、データとして“１”を記憶回路１３８に書き込む。一方、測定回路１４０から低電位の信号（ローレベルの信号）が出力されたとき（水分が検知されないとき）、データとして“０”を記憶回路に書き込む。
【００５０】
ステップ２０３で、測定不要の場合には、測定のステップをスキップして次のステップに進む。例えば、リーダ・ライタ装置１０１から、データの読み出しのみが命令されたとき、集積回路１０６はステップ２０５を省略する動作が行われる。
【００５１】
制御回路１３６は、リーダ・ライタ装置１０１から送信した命令に記憶回路１３８に記憶されているデータの読み出し命令があるか否の判断を行う（Ｓ２０９）。検知回路１０８は、データの読み出しが必要と判断される場合、記憶回路１３８に記憶されているデータを読み出す処理を行う（Ｓ２１１）。記憶回路１３８の記憶領域の構造が、図６（Ａ）に示すものである場合、制御回路１３６は、記憶回路１３８のデータ記憶領域１４４から“０”又は“１”のデータを読み出す。このとき、制御回路１３６は、識別情報記憶領域１４２から識別情報を同時に読み出してもよい。また、記憶回路１３８の記憶領域の構造が、図６（Ｂ）に示すものである場合、制御回路１３６は、記憶回路１３８のデータ記憶領域１４４から日時情報と検知情報の双方のデータを読み出す。データ記憶領域１４４に日時情報及び検知情報の組が複数記憶されているときは、制御回路１３６は、リーダ・ライタ装置１０１の命令に応じて、データ記憶領域１４４から全てのデータを読み出してもよいし、一部のデータを読み出してもよい。
【００５２】
制御回路１３６は、通信回路１３４に、記憶回路１３８から読み出されたデータを出力する（Ｓ２１３）。通信回路１３４は、データを変調波にのせてアンテナ１０４を介してリーダ・ライタ装置１０１に送信する。一方、制御回路１３６は、ステップ２０９で、データの読み出しが不要と判断された場合、処理を終了する。なお、図７で示す処理の流れは一例であり、本開示の一実施形態はこれに限定されるものではない。
【００５３】
本開示によれば、図１及び図２に示すように、水分検知センサ１００ａにおいて、センシング領域１１２に検知電極１１４を備え、センシング領域１１２とは別の領域にアンテナ１０４と集積回路１０６とを備えることで被検体が、濡れているか、浸水しているかを、通信状態を維持しながら検知することができる。水分検知センサ１００ａは、検知結果を記憶する記憶回路１３８を備えていることで、事後的に被検体の浸水状況を知ることができる。
【００５４】
なお、本開示は、パッシブ型の水分検知センサについて説明したが、バッテリを内蔵したアクティブ型の水分検知センサとすることもできる。アクティブ型の水分検知センサであれば、自立して水分有無の検知を行い、集積回路１０６にデータを蓄積しておくことができる。これにより、被検体の水濡れの履歴を時系列で取得することができる。
【００５５】
第２の開示：
本開示は、第１の開示と比べて、センシング領域の配置が異なる水分検知センサの一例を示す。以下の説明では、第１の開示と相違する部分を中心に説明し、共通する部分の説明は省略する。
【００５６】
図８は、水分検知センサ１００ｂの平面図を示す。図９は、図８に示すＡ３−Ａ４線に対応する断面構造を示す。以下の説明においては、図８及び図９を適宜参照するものとする。
【００５７】
水分検知センサ１００ｂは、ベース部材１０２の第１面（表面）に第１検知電極１１４ａ及び第２検知電極１１４ｂが設けられる。そして、ベース部材１０２の第１面とは反対側の第２面（裏面）にアンテナ１０４と集積回路１０６が設けられる。第１検知電極１１４ａ及び第２検知電極１１４ｂと、アンテナ１０４及び集積回路１０６は、ベース部材１０２を挟んで重なるように配置される。第１検知電極１１４ａ及び第２検知電極１１４ｂと、集積回路１０６とは、ベース部材１０２に設けられた貫通電極１１８により電気的に接続される。ベース部材１０２の第１面（表面）はセンシング領域１１２となる。ベース部材１０２の第２面（裏面）は、被検体への取り付け面となる。ベース部材１０２の第２面側には、集積回路１０６及びアンテナ１０４を覆うように保護部材１１０が設けられる。保護部材１１０の外側には貼付け部材１１６が設けられる。
【００５８】
本開示によれば、図８及び図９に示すように、水分検知センサ１００ｂは、センシング領域１１２に重ねて集積回路１０６及びアンテナ１０４が配置される。このような構成により水分検知センサ１００ｂの小型化を図ることができる。また、水分検知センサ１００ｂは、ベース部材１０２が集積回路１０６及びアンテナ１０４の保部材として機能するので、信頼性を高めることができる。
【００５９】
第３の開示：
本開示は、第１の開示と比べて、検知回路の構成が異なる一態様を示す。以下の説明では、第１の開示と相違する部分を中心に説明し、共通する部分の説明は省略する。
【００６０】
本開示に係る水分検知センサ１００ｃにおいて、検知回路１０８ｂは複数の組の検知電極１１４を備えている。図１０は、第１検知電極１１４ａと第２検知電極１１４ｂによって第１検知回路１０８ａが構成され、第３検知電極１１４ｃと第４検知電極１１４ｄによって第２検知回路１０８ｂが構成される態様を示す。第１検知回路１０８ａと、第２検知回路１０８ｂとは、それぞれ集積回路１０６と接続される。第１検知回路１０８ａと、第２検知回路１０８ｂとは、それぞれ独立して水分の検知が可能とされている。このように、センシング領域１１２に複数の検知回路１０８を設けることで、水分の検知精度を高め、検知データの多値化を図ることができる。
【００６１】
図１０において、第１検知電極１１４ａ、第２検知電極１１４ｂ、第３検知電極１１４ｃ、及び第４検知電極１１４ｄは、ベース部材１０２の長手方向に伸びる線状の導体で設けられている。この場合において、第１検知回路１０８ａの検知電極と、第２検知回路１０８ｂの検知電極の長さが異なっていてもよい。すなわち、第１検知電極１１４ａ及び第２検知電極１１４ｂの長さと、第３検知電極１１４ｃ及び第４検知電極１１４ｄの長さとが異なっていてもよい。具体的には、例えば、第１検知電極１１４ａ及び第２検知電極１１４ｂの長手方向の長さに対し、第３検知電極１１４ｃ及び第４検知電極１１４ｄの長手方向の長さが短くてもよい。このように、第１検知回路１０８ａの検知電極と、第２検知回路１０８ｂの検知電極の長さが異ならせることで、検知データを多値化することができる。
【００６２】
例えば、図１０に示す水分検知センサ１００ｃを、予想される水面に対し垂直になるように立設して被検体に設けることができる。この場合、水分検知センサ１００ｃは、水深の増加と共に、最初に第１検知回路１０８ａが水分を検知し、さらに水深が増加すると、第２検知回路１０８ｂが水分を検知するように動作する。これにより、水分検知センサ１００ｃは、水深の変化、水深の程度を判別することが可能となる。なお、図１０は、２つの検知回路を示すが、検知回路の数に限定はなく、検知電極の長さが異なる２以上の検知回路を設けることで、検知データの多値化を図ることができ、水深の変化を精密の検知することができる。
【００６３】
本開示に係る水分検知センサ１００ｃの他の構成は、第１の開示と同様である。なお、本開示の構成は、第２の開示の構成と適宜組み合わせて実施することができる。
【００６４】
第４の開示：
本開示は、第１の開示と比べて、センシング領域の構成が異なる一態様を示す。以下の説明では、第１の開示と相違する部分を中心に説明し、共通する部分の説明は省略する。
【００６５】
図１１は、本開示に係る水分検知センサ１００ｄの構成を平面図で示。図１２は、図１１において示すＡ５−Ａ６線に対応する断面構造を示す。水分検知センサ１００ｄは、センシング領域１１２に変色部材１４８が設けられている。変色部材１４８は、水に濡れると変色又は発光する部材である。変色部材１４８としては、液体活性化層、水溶性基材層などが適用される。液体活性化層は、液体活性化インクを用いて形成することができる。液体活性化インクは、液体活性化染料、ハイドロクロミックイオン性化合物、乳白剤、及び溶媒を含む。液体活性化染料は、液体に溶け、水に接触すると変色する公知の染料を用いることができる。液体活性化層は、水に濡れると変色し、変色が維持されることで、視覚的に水濡れを識別することができる層である。水溶性基材層は、水解紙などの水溶性の紙材、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコールなどの水溶性樹脂、水溶性インク、着色した澱粉などの水溶性化合物を含む。水溶性基材層は、水に濡れることで水溶し、下地面（例えば、ベース部材１０２の表面）が露出することで、水濡れ前と色調が変化し、視覚的に水濡れの有無を識別することができる。
【００６６】
図１１に示すように、変色部材１４８はセンシング領域１１２の少なくとも一部に設けられる。断面構造から見ると、図１２に示すように、変色部材１４８は検知電極１１４を覆うように設けられる。また、図示されないが、変色部材１４８は、センシング領域１１２の全体に亘って設けられていてもよいし、断面構造において、検知電極１１４の下層側（ベース部材１０２と検知電極１１４との間）に設けられていてもよい。
【００６７】
図１１で示すように、変色部材１４８は、第１検知電極１１４ａから第２検知電極１１４ｂに亘って設けられていてもよい。水に濡れて変色する変色部材１４８をセンシング領域１１２に設けることで、検知回路１０８で検知されるデータと共に、目視によって水濡れの有無を判断することが可能となる。
【００６８】
なお、図１３に示すように、変色部材１４８は、ベース部材１０２の長手方向に沿って設けられていてもよい。変色部材１４８をこのように配置することで、被検体の水濡れの有無を検知回路１０８で検知されたデータで知ると共に、水濡れの水深を変色部材１４８によって視覚的に知ることができる。
【００６９】
本開示に係る水分検知センサ１００ｄの他の構成は、第１の開示と同様である。なお、本開示の構成は、第２の開示の構成、第３の開示の構成と適宜組み合わせて実施することができる。
【００７０】
第５の開示：
本開示は、第１の開示に対し、センシング領域の構成が異なる一態様を示す。以下の説明では、第１の開示と相違する部分を中心に説明し、共通する部分の説明は省略する。
【００７１】
図１４は、本開示に係る水分検知センサ１００ｅの構成を平面図で示。図１２は、図１１において示すＡ７−Ａ８線に対応する断面構造を示す。以下の説明では、図１４及び図１５を適宜参照する。
【００７２】
センシング領域１１２には、ベース部材１０２の第１面に第１水溶性樹脂層１５０ａが設けられている。この第１水溶性樹脂層１５０ａの上に第１検知電極１１４ａ、第２検知電極１１４ｂが短絡された状態で設けられている。第１検知電極１１４ａ及び第２検知電極１１４ｂの上層側には、第１水溶性樹脂層１５０ａに重ねて第２水溶性樹脂層１５０ｂが設けられていてもよい。
【００７３】
第１水溶性樹脂層１５０ａ及び第２水溶性樹脂層１５０ｂは、ポリビニルアルコール樹脂の水溶液を塗布し、乾燥させることにより作製される。水溶性樹脂材料としては、その他に、ゼラチン、半合成のカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）などのセルロース誘導体、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸系ポリマー、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などの合成系の水溶性高分子を使用することができる。第１水溶性樹脂層１５０ａ及び第２水溶性樹脂層１５０ｂの厚さに限定はないが、５μｍ〜１００μｍ、好ましくは１０μｍ〜５０μｍ、例えば、２０μｍの厚さで形成される。
【００７４】
第１検知電極１１４ａ及び第２検知電極１１４ｂは、導電性のペーストを印刷することで作製することができる。導電性のペーストとしては、銀ペースト、カーボンペーストなどを用いることができる。また、第１検知電極１１４ａ及び第２検知電極１１４ｂは、アルミニウムの箔（アルミ箔）を用いて作製されてもよい。
【００７５】
本開示に係る水分検知センサ１００ｅは、センシング領域１１２が浸水すると、第１水溶性樹脂層１５０ａ（及び第２水溶性樹脂層１５０ｂ）が溶解し、第１検知電極１１４ａ及び第２検知電極１１４ｂで形成される閉回路が破壊される。そうすると、図１６に示すように、第１検知電極１１４ａ及び第２検知電極１１４ｂ間は開（オープン）状態となるため、検知回路１０８の電気的特性が変化する。この電気的特性の変化を、例えば、図４で示すような測定回路１４０で検知することにより、水分の有無を検知する。この場合、検知回路１０８の初期状態はクローズであるので、記憶回路１３８のデータ記憶領域１４４には“１”が書き込まれる。一方、検知回路１０８がオープンとなった場合には、記憶回路１３８のデータ記憶領域１４４には“０”が書き込まれることとなる。
【００７６】
本開示に係る水分検知センサ１００ｅによれば、水溶性樹脂層１５０は、簡単に溶解しないので、結露や短時間の水濡れの影響を排除することができ、長時間水没したことを判別することができる。この場合において、水溶性樹脂層１５０の膜厚が異なるものを組み合わせることにより、水没時間や水没位置を推測することが可能となる。また、センシング領域１１２が乾燥した後も、検知回路１０８のオープン状態が維持されるため、水没した履歴を確実に知ることが可能となる。
【００７７】
本開示に係る水分検知センサ１００ｅの他の構成は、第１の開示と同様である。なお、本開示の構成は、第２の開示の構成、第３の開示、第４の開示の構成と適宜組み合わせて実施することができる。
【００７８】
第６の開示：
第１の開示乃至第５の開示では、ベース部材１０２がフィルム状又は板状である態様を中心に示したが、本開示に係る水分検知センサはこのような態様に限定されない。例えば、図１７に示すように、筒状の形態を有していてもよい。
【００７９】
図１７に示す水分検知センサ１００ｆは、絶縁性の表面を有する筒状の筐体１５２の外面に、第１検知電極１１４ａ及び第２検知電極１１４ｂが設けられ、筐体１５２の内部に集積回路１０６が配置されている。アンテナ１０４は、筒状の筐体１５２の外周にスパイラル状に巻かれて設けられている。
【００８０】
このような形状を有する水分検知センサ１００ｆを用いると、被検体に検知電極１１４の部分を差し込んで用いることができ、また中空管に差し込んで管内の湿気や水濡れの状態を検知することができる。
【００８１】
本開示に係る水分検知センサ１００ｆの他の構成は、第１の開示と同様である。なお、本開示の構成は、第２の開示の構成、第３の開示、第４の開示、第５の開示の構成と適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１００・・・水分検知センサ、１０１・・・リーダ・ライタ装置、１０２・・・ベース部材、１０４・・・アンテナ、１０６・・・集積回路、１０８・・・検知回路、１１０・・・保護部材、１１２・・・センシング領域、１１４・・・検知電極、１１６・・・貼付け部材、１１８・・・貫通電極、１２０・・・第１トランジスタ、１２２・・・第２トランジスタ、１２４・・・第３トランジスタ、１２６・・・第４トランジスタ、１２８・・・容量素子、１３０・・・電源線、１３２・・・スイッチ、１３４・・・通信回路、１３６・・・制御回路、１３８・・・記憶回路、１４０・・・測定回路、１４２・・・識別情報記憶領域、１４４・・・データ記憶領域、１４６・・・制御プログラム記憶領域、１４８・・・変色部材、１５０・・・水溶性樹脂層、１５２・・・筐体、１５４・・・橋脚
【図１】
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【図２】
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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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