(57)【要約】【課題】自動車などの移動体を使い、構造物に設置されているセンサからデータを取得する作業に支障を生じることが問題となる。【解決手段】検知センサは、第１面と第２面とを有する基材フィルムと、第１面に設けられた検知回路と、検知回路の抵抗変化を検出する検出回路と検出回路の信号を出力する通信回路とを有する集積回路と、集積回路と接続されたアンテナとを含む。検知回路は線状の導体パターンを有し、アンテナは、線状パターンを有する第１アンテナ部材および第２アンテナ部材を有し、第１アンテナ部材と第２アンテナ部材とは長手方向の先端で電気的に接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と第２面とを有する基材フィルムと、
前記第１面に設けられた検知回路と、
前記検知回路の抵抗変化を検出する検出回路と前記検出回路の信号を出力する通信回路とを有する集積回路と、
前記集積回路と接続されたアンテナと、
を含み、
前記検知回路は線状の導体パターンを有し、
前記アンテナは、線状パターンを有する第１アンテナ部材および第２アンテナ部材を有し、
前記第１アンテナ部材と前記第２アンテナ部材とは、長手方向の先端で電気的に接続される、
ことを特徴とする検知センサ。
【請求項２】
前記第１アンテナ部材と前記第２アンテナ部材とは、長手方向の先端で静電結合されている、請求項１に記載の検知センサ。
【請求項３】
前記第１アンテナ部材と前記第２アンテナ部材とは、長手方向の先端で物理的に接触している、請求項１に記載の検知センサ。
【請求項４】
前記第１アンテナ部材と前記第２アンテナ部材とは、長手方向の先端において留め具で挟まれて物理的に接触している、請求項３に記載の検知センサ。
【請求項５】
前記第１アンテナ部材と前記第２アンテナ部材とは、長手方向の先端においてかしめられて電気的に接続されている、請求項３に記載の検知センサ。
【請求項６】
前記基材フィルムは、前記第１アンテナ部材および前記第２アンテナ部材に沿った長手方向の一部に切欠き部を含む、請求項１に記載の検知センサ。
【請求項７】
前記検知回路は線状の検知用配線パターンを有する、請求項１に記載の検知センサ。
【請求項８】
前記検知用配線パターンは、第１検知用配線パターンと、第２検知用配線パターンとを有し、前記第１検知用配線パターンと前記第２検知用配線パターンとは並列に接続されている、請求項７に記載の検知センサ。
【請求項９】
前記検知用配線パターンがメアンダライン状である、請求項７に記載の検知センサ。
【請求項１０】
前記第１検知用配線パターンおよび前記第２検知用配線パターンはメアンダライン状であり、前記第１検知用配線パターンと前記第２検知用配線パターンとはメアンダラインの長手方向が交差するように配置されている、請求項８に記載の検知センサ。
【請求項１１】
前記基材フィルムの第２面側に、粘着性または接着性を有する貼付け部材を有する、請求項１に記載の検知センサ。
【請求項１２】
前記基材フィルムは、前記検知回路が配置されるセンシング領域と、前記第１アンテナ部材および第２アンテナ部材が配置される帯状領域と、を有し、
前記帯状領域に重ねて補強部材を有する、請求項１に記載の検知センサ。
【請求項１３】
前記アンテナ、前記集積回路、前記検知回路が保護フィルムで覆われている、請求項１に記載の検知センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の一つは、構造物の変化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、コンクリートなどの構造物における状態変化を電気的特性の変化によって検知する検知センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
道路、鉄道、港湾、ダム、建築物などの社会資本を構成する構造物の老朽化に対し、適切な維持管理が求められている。自動車道路や鉄道などにおける橋梁、トンネル、法面保護壁、ビルディングの外壁などのコンクリート構造物においては、ひび割れの程度を検出して、適切に保守管理をする必要がある。
【０００３】
構造物の状態（例えば、コンクリートのひび割れ、亀裂など）を検知する方式は従来からいくつか提案されている。例えば、コンクリート構造物のひび割れ部に繊維配向プラスチックシートを接着させ、繊維が延伸白化することによりひび割れが拡大したことを検知する微小ひび割れセンサが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、コンクリートなどの構造物の表面に光ファイバを貼り付け、ひび割れにより光ファイバから光が漏出することで異常を検知するひび割れ検知センサが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。また、無線通信を用いた方式として、無線ＩＣタグに温度センサ、溶液の液性（酸性/アルカリ性：ｐＨ）センサ（例えば、特許文献３参照。）、ひび割れに追従して破断する絶縁材料を用いたセンサが開示されている（例えば、特許文献４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２１３７１０号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２６７９７号公報
【特許文献３】特開２０１１−０２２９８２号公報
【特許文献４】特開２０１６−１３０６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に記載されたひび割れセンサは、コンクリートなどの構造物にひび割れが生じたことを、目視により確認する必要がある。また、特許文献３、４に記載された方式ではセンサを駆動するためにバッテリーを搭載する必要がある。さらに、構造物が柱状の場合、センサの設置面と反対側の面から読み取り装置を使ってデータを取得するのが困難となる。この場合、自動車などの移動体を使い、構造物に設置されているセンサからデータを取得する作業に支障を生じることが問題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態に係る検知センサは、第１面と第２面とを有する基材フィルムと、第１面に設けられた検知回路と、検知回路の抵抗変化を検出する検出回路と検出回路の信号を出力する通信回路とを有する集積回路と、集積回路と接続されたアンテナとを含む。検知回路は線状の導体パターンを有し、アンテナは、線状パターンを有する第１アンテナ部材および第２アンテナ部材を有し、第１アンテナ部材と第２アンテナ部材とは長手方向の先端で電気的に接続される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る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検知センサの構成を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る検知センサの集積回路の構成を説明するブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る検知センサに設けられる測定回路の一例を示す回路図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る検知センサを構造体に取り付けた状態を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る検知センサを構造体に取り付けた状態と、リーダ・ライタ装置との関係を説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る検知センサのアンテナ部分の詳細を説明する図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図を示す。
【図９】本発明の一実施形態に係る検知センサのアンテナ部分の詳細を説明する図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図を示す。
【図１０】本発明の一実施形態に係る検知センサの構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る検知センサを構造体に取り付けた状態を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る検知センサを構造体に取り付けた状態を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る検知センサの一態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本開示の内容を、図面など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、形状など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または対応する関係にあるときは、同一の符号（また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。
【０００９】
本開示において、ある部材または領域が他の部材または領域の「上に（または下に）」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材または領域の直上（または直下）にある場合のみでなく他の部材または領域の上方（または下方）にある場合を含む。すなわち、他の部材または領域の上方（または下方）においてある部材また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。
【００１０】
〜検知センサの構成〜
図１は、本開示の一実施形態に係る検知センサ１００の構成を示す。図１は、検知センサ１００の平面図であり、図中に示すＡ１−Ａ２線に対応する断面構造を図２に示す。なお、検知センサ１００は、ひび割れ検知センサとも呼ばれることがある。
【００１１】
検知センサ１００は、基材フィルム１０２、検知回路１０４、集積回路１０６、およびアンテナ１０８を有する。基材フィルム１０２は第１面（表面）と、第１面と反対側の第２面（裏面）を有する。図１および図２は、検知回路１０４、集積回路１０６、およびアンテナ１０８が、基材フィルム１０２の第１面に設けられる一例を示す。検知回路１０４とアンテナ１０８とは、基材フィルム１０２の第１面上の異なる領域に配置される。検知回路１０４とアンテナ１０８とは、それぞれ集積回路１０６と接続される。
【００１２】
検知センサ１００において、検知回路１０４が配置される領域がセンシング領域１１４となる。検知センサ１００は、センシング領域１１４が構造物の表面に重なるように設置される。検知回路１０４は、構造物の状態変化を検知可能な回路構成を有する。一方、アンテナ１０８は、構造物の外周を囲むように設けられる。アンテナ１０８は、集積回路１０６がリーダ・ライタ装置（図１では図示せず。）と無線通信を行うために設けられる。アンテナ１０８は、基材フィルム１０２に設けられた導電膜、または金属箔で形成される。アンテナ１０８は、ループアンテナまたはダイポールアンテナの構成を有する。
【００１３】
アンテナ１０８は、集積回路１０６がリーダ・ライタ装置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、非接触で検知センサ１００からデータを読み出し、命令を与える装置である。リーダ・ライタ装置は集積回路１０６と通信を行うための専用装置であってもよいし、パーソナルコンピュータ、タブレット端末機器、携帯電話機（多機能携帯電話機：スマートフォンとも呼ばれる。）にソフトウェアがインストールされて同様の機能を発揮するものであってもよい。検知センサ１００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１０４を駆動して異常の有無を検知する。また、検知センサ１００は、リーダ・ライタ装置から命令を受け、集積回路１０６に記憶された検知データを読み出す動作を実行する。
【００１４】
図１は、基材フィルム１０２が、検知回路１０４および集積回路１０６が配置される矩形の領域と、アンテナ１０８が配置される帯状領域１１６を有する態様を示す。帯状領域１１６は、矩形の領域から伸びるように配置される。矩形の領域と帯状領域１１６とは、外観上区別可能であり、また機能的な面か区別可能であるが、基材フィルム１０２は連続する１枚のフィルムにより成形可能である。
【００１５】
検知センサ１００は、検知回路１０４の電気的特性の変化を検出することで、構造物の状態が変化したことを検知する機能を有する。検知センサ１００は、無線通信機能を有する集積回路１０６によって、リーダ・ライタ装置を用いた遠隔操作により構造物の状態変化を検知することが可能とされている。検知回路１０４は、構造物の状態の変化に追従して、回路の電気的特性が変化する構成を備えている。集積回路１０６が検知回路１０４を駆動して、検知回路１０４の電気的特性の変化を検知する機能を有する。
【００１６】
ここで、構造物の状態の変化には、構造物の表面に表れるひび割れ、部分的な崩落、剥離、壁面の繋ぎ目における変位などが含まれる。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（ビルディングなど）、工芸品、その他の建造物である。例えば、道路設備および鉄道設備であれば、橋梁、橋脚、トンネル、法面、その他道路設備の付属物（表示板、信号機、架線など）を含み、送信設備および送電設備には、電信柱（電線、ケーブル類を地上（上空）に引く際に、これらを支持するための柱状の構造物）、鉄塔、土管、コンクリート管などを含む。
【００１７】
検知回路１０４は線状の導体パターンを有する。導体パターンの形態は適宜設計され得るが、例えば、一端と他端とを有する１本の導線によって形成される。導体パターンを形成する導線は、センシング領域１１４を交差するように配置される。例えば、導体パターンは、複数回屈曲してメアンダラインを形成し、センシング領域１１４の全体に広がるように配置される。図１は、線状の導体パターンが、矩形の基材フィルム１０２の長手方向（図１で示すＹ方向）に沿って伸長する直線状の配線部分と、長手方向の一端および他端でクランク状に折り返される屈曲部分とを含むパターンで形成される態様を示す。別言すれば、図１は、検知回路１０４を形成する線状の導体パターンが、センシング領域１１４において、メアンダラインを形成するように折れ曲がった配線によるパターンを有している態様を示す。
【００１８】
検知回路１０４は、線状の導体パターンの配線密度を高めると（単位面積当たりの配線数を増やすと）構造物のより狭い領域の状態変化を検知することできる。一方、線状の導体パターンの配線密度を低くすると（単位面積当たりの配線数を減らすと）、構造物において比較的大きな領域の状態変化を検知することが可能となる。別言すれば、センシング領域１１４において、検知回路１０４の配線密度を高くすれば、構造物の比較的小さな欠陥を検出することができ、配線密度を低くすれば、構造物の比較的小さな欠陥の影響は受けずに大きな欠陥を検出することが可能となる。このように、検知回路１０４の線状の導体パターンを形成する配線密度を異ならせることで、検出感度を調整することができる。
【００１９】
なお、図１は、検知回路１０４の線状の導体パターンがメアンダライン状に屈曲する態様を示すが、本開示はこれに限定されず、直線状、矩形状、波線状などの各種のパターンを適用することができる。また、センシング領域１１４の面積は、構造物の設置面の形態に応じて、適宜変更することができる。
【００２０】
集積回路１０６は、センシング領域１１４の外側に配置される。また、アンテナ１０８も同様に、センシング領域１１４の外側に配置される。図１および図２は、集積回路１０６とアンテナ１０８が、基材フィルム１０２の第１面であって、センシング領域１１４の外側に配置される一例を示す。このような配置により、集積回路１０６およびアンテナ１０８は、センシング領域１１４の影響を受けずにリーダ・ライタ装置との通信が可能とまり、動作の安定性を高めることが可能となる。すなわち、集積回路１０６およびアンテナ１０８をセンシング領域１１４の外側に配置することで、構造物に変化が生じたときに、集積回路１０６やアンテナ１０８が基材フィルム１０２から剥落したり、アンテナ１０８が断線したりすることを防止することができる。
【００２１】
図１および図２に示すように、検知回路１０４、集積回路１０６、およびアンテナ１０８は、保護フィルム１１０で覆われていてもよい。保護フィルム１１０を設けることで、検知回路１０４、集積回路１０６、およびアンテナ１０８の腐食、外傷を防ぐことができ、検知センサ１００の故障、誤動作を防止することが可能となる。保護フィルム１１０は耐候性を有していることが好ましい。保護フィルム１１０は、フィルム状の部材の他、塗膜で形成されていてもよい。例えば、保護フィルム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。
【００２２】
基材フィルム１０２の第２面には貼付け部材１１２が設けられていてもよい。貼付け部材１１２は、粘着材、粘着シート、接着材、接着シートなどの粘着性または接着性を有する部材である。貼付け部材１１２は、第２面の略全面に設けられる。貼付け部材１１２は、検知センサ１００を構造物に設置するときに用いられる。
【００２３】
なお、図示はされないが、集積回路１０６、アンテナ１０８の一方または双方は、基材フィルム１０２の第２面に設けられてもよい。集積回路１０６と検知回路１０４との接続は基材フィルム１０２を貫通する配線によって行うことができる。この場合、集積回路１０６とアンテナ１０８とは、貼付け部材１１２に埋設されることとなる。
【００２４】
図１および図２は、検知回路１０４に対して集積回路１０６が設けられる態様を示すが、本開示に係る検知センサ１００はこのような態様に限定されない。例えば、後述されるように、センシング領域１１４に複数の検知回路１０４が設けられていてもよい。そして、一つの集積回路１０６に複数の検知回路１０４が接続されていてもよいし、複数の検知回路１０４のそれぞれが、複数の集積回路１０６のそれぞれと接続されていてもよい。
【００２５】
〜検知回路〜
基材フィルム１０２の第１面は絶縁表面を有する。検知回路１０４は、一対の端子間が線状の導体パターンで接続された形態を有する。線状の導体パターンは、基材フィルム１０２が変形することに伴って断線または変形する。すなわち、基材フィルム１０２に引張応力が作用して、展延し、または破断すると、線状の導体パターンの少なくとも一部は塑性変形し、さらに断線することとなる。これに伴い、検知回路１０４は、一対の端子間の抵抗が変化（増加）する。集積回路１０６は、この検知回路１０４の抵抗変化を検出する機能を有する。検知センサ１００は、検知回路１０４の抵抗変化を代用特性として検知することで、構造物の状態の変化を検知する。
【００２６】
このような検知回路１０４において、線状の導体パターンの、厚さ、線幅、材質のいずれか一つまたは複数のパラメータを変化させることで、破断のしやすさを変化させることができる。また、厚さ、線幅、材質のいずれか一つまたは複数のパラメータが異なる複数の導体パターンを設けることで、検知感度を多段階にすることもできる。
【００２７】
このような検知回路１０４の線状の導体パターンは、銀ペースト、導電性のカーボンペーストのような導電性ペーストを印刷することにより形成することができる。また、検知回路１０４の線状の導体パターンは、メッキ法、真空蒸着法、スパッタリング法を用いて作製される、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、スズなどの被膜によって形成することができる。また、検知回路１０４は、アルミニウム、銅の箔材で形成することもできる。
【００２８】
〜基材フィルム〜
基材フィルム１０２は構造物の曲面に沿って湾曲できる程度の柔軟性と、剪断力に対する脆性を有する。基材フィルム１０２は、合成樹脂材、紙材、ガラス材のような脆性を有する素材によって形成される。例えば、基材フィルム１０２として、脆性フィルムが用いられる。脆性フィルムとは、通常の塩化ビニル系樹脂によるフィルムに比べ脆性が高いフィルムであり、脆く破れやすい性質を有するフィルムである。脆性を有するフィルムとして、例えば、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のようなポリエステルでなるプラスチックフィルムが用いられる。このようなプラスチックフィルムが用いられる場合、基材フィルム１０２は、１０μｍ〜１００μｍ、例えば、１５μｍ〜６０μｍの厚みを有していることが好ましい。
【００２９】
また、基材フィルム１０２として、塩化ビニル系樹脂に可塑剤と充填材を多量に含有させたフィルム、塩化ビニル系樹脂とアクリル系樹脂との混合樹脂に溶融シリカ、水酸化アルミニウム、硫酸バリウムのいずれかの充填材を多量に充填した脆性を有するフィルムが用いられてもよい。
【００３０】
また、基材フィルム１０２として、ガラス材が用いられてもよい。例えば、基材フィルム１０２として板厚が０．５ｍｍ以下、好ましくは０．０５ｍｍ以下、例えば０．０１ｍｍの薄板ガラスを用いることができる。
【００３１】
基材フィルム１０２の脆性は、例えば、破断強度が０．５Ｎ／ｍｍ〜１００Ｎ／ｍｍであるとともに破断伸度が１０％以下であることが好ましい。この値は、構造物として例示される鉄筋コンクリート壁の破断強度である４００Ｎ／ｍｍ2より十分に小さい値であるとともに、長さ１ｍｍの局所的な箇所に０．１ｍｍ（１０％）の変位（ひび）が生じた場合の伸び量である。すなわち、基材フィルム１０２の破断強度は、検知対象とする構造物の破断強度に比べて、同程度かそれ以下の破断強度を有することが好ましい。構造物と基材フィルム１０２の強度差をこのような範囲とすることにより、構造物にひび割れが生じたり、壁面の部分的な欠損（崩落）が生じたりする場合に、基材フィルム１０２が破断して異常を検知することが可能となる。
【００３２】
基材フィルム１０２の脆性は、材質および厚みに依存して変化する。別言すれば、基材フィルム１０２の材質や厚みを変えることにより、検知センサ１００の感度を調整することができる。例えば、同じ材質であっても、基材フィルム１０２の厚みを薄くすることで、構造物の変化に対する感度を高くすることができ、厚くすることで感度を低くすることができる。
【００３３】
図１に示すように、基材フィルム１０２には検知回路１０４の他にアンテナ１０８が設けられる。検知回路１０４が設けられるセンシング領域１１４は、構造物の状態の変化（ひび割れなど）に伴って展延したり破断したりすることが求められる。一方、集積回路１０６およびアンテナ１０８が設けられる領域は、展延したり破断したりしないことが求められる。
【００３４】
図３は、基材フィルム１０２の第２面に補強部材１２０が設けられた態様を示す。補強部材１２０は、集積回路１０６、アンテナ１０８が配置される領域に重なるように設けられる。別言すれば、補強部材１２０は、センシング領域１１４以外の領域に設けられる。なお、図示されないが、補強部材１２０は、アンテナ１０８が配置される領域に重なるように、基材フィルム１０２の第１面側に設けられていてもよい。帯状領域１１６に補強部材１２０が設けられることで、この領域の基材フィルム１０２の破断を防止することができる。それにより、アンテナ１０８を安定して保持することができる。
【００３５】
補強部材１２０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、塩化ビニル、ポリスチレン、アクリル、ポリイミドなどのプラスチックフィルムを用いることができる。
【００３６】
検知センサ１００は、センシング領域１１４に対し帯状領域１１６の材質が異なっていてもよい。例えば、センシング領域１１４は脆性を有する基材フィルム１０２上に形成され、帯状領域１１６は可撓性を有するポリエチレン、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、塩化ビニル、ポリスチレン、アクリル、ポリイミドなどのプラスチックフィルムによって形成されていてもよい。このような組み合わせを用いることにより、センシング領域１１４で構造物の状態の変化を検知し、帯状領域１１６を構造物に巻き付けて検知センサ１００を設置することができる。
【００３７】
〜集積回路〜
図４は、集積回路１０６の構成をブロック図で示す。集積回路１０６は、通信回路１２２、電源回路１２４、制御回路１２６、記憶回路１２８、測定回路１３０を含む。通信回路１２２はアンテナと接続される。通信回路１２２は、アンテナ１０８で受信した変調波を受信し、復調し、復調された信号を制御回路１２６に出力する機能を有する。電源回路１２４はアンテナ１０８が受信した電磁波を整流することで電力を生成する機能を有する。電源回路１２４で生成された電力は、集積回路１０６の動作のために用いられる。通信回路１２２は、制御回路１２６から出力される信号を変調し、アンテナ１０８に出力する機能を有する。
【００３８】
本開示に係る検知センサは、アンテナ１０８で受信した電磁波を整流して電力を生成する電源回路を有することで、バッテリーを内蔵しなくても動作することができる。これにより、設置場所の制限が緩和され、メンテナンスが簡略化され、検知センサの維持費用が削減される。
【００３９】
制御回路１２６は、リーダ・ライタ装置１３２から送信された命令に基づいて、測定回路１３０を動作させる。また、制御回路１２６は、記憶回路１２８にデータを書き込み、記憶回路１２８からデータを読み出す機能を有する。さらに、制御回路１２６は、記憶回路１２８から読み出したデータを通信回路１２２に出力する機能を有する。
【００４０】
記憶回路１２８（または「メモリ」と呼ばれてもよい。）は、測定回路１３０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。記憶回路１２８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１２８には、ユーザが任意のデータを書込むことができるユーザ領域が含まれていてもよい。さらに、記憶回路１２８は、集積回路１０６の動作を制御するソフトウェアが記憶されていてもよい。記憶回路１２８は、これらの情報を記憶するために、不揮発性メモリを含んで構成されていることが好ましい。
【００４１】
記憶回路１２８は、測定回路１３０で測定された情報が記憶される。記憶回路１２８は、検知回路１０４の状態に応じて、例えば“０”または“１”の値が記憶される。例えば、制御回路は、測定回路１３０から高電位（ハイレベル）の信号が出力されたとき（検知回路１０４が異常を検知しないとき）、検知データとして“１”を記憶回路１２８に書き込む。一方、制御回路１２６は、測定回路１３０から低電位（ローレベル）の信号が出力されたとき（検知回路１０４が異常を検知したとき）、検知データとして“０”を記憶回路１２８に書き込む。記憶回路１２８は、データが書き込まれる都度、記憶されるデータが更新されてもよいし、逐次データが蓄積されていってもよい。いずれにしても、記憶回路１２８を不揮発メモリで構成することで、電源が供給されない待機時においても、検知データを記憶しておくことができる。
【００４２】
集積回路１０６は、リーダ・ライタ装置１３２から電力が供給されたとき動作をし、検知回路１０４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、リーダ・ライタ装置１３２からの読み出し命令により、記憶回路１２８に記憶された検知データを出力する動作を実行する。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１１４に影響を与えることなく基材フィルム１０２に実装することができる。
【００４３】
〜測定回路〜
図５は、測定回路１３０の一例を示す。測定回路１３０は、第１トランジスタ１３４、第２トランジスタ１３６、第３トランジスタ１３８、第４トランジスタ１４０、容量素子１４４を含む。第１トランジスタ１３４は入出力端子（ソースまたはドレイン）の一方が電源線１４６と接続され、入出力端子の他方が検知回路１０４と接続される。容量素子１４４の一方の端子は検知回路１０４と接続される。容量素子１４４の他方の端子は接地電位が与えられる。検知回路１０４は、図１で示すように、一端と他端とを有する線状の導体パターンで形成されるため、初期状態では第１トランジスタ１３４の入出力端子の他方と容量素子１４４の一方の端子とが、短絡された状態となる。
【００４４】
第２トランジスタ１３６の入出力端子の一方は電源線１４６と接続され、入出力端子の他方が第３トランジスタ１３８の入出力端子の一方と接続される。第２トランジスタ１３６の制御端子（ゲート）は容量素子１４４の一方の端子と接続される。第３トランジスタ１３８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１４０の入出力端子は、容量素子１４４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１３４、第３トランジスタ１３８、第４トランジスタ１４０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。
【００４５】
検知回路１０４は、機能的にはスイッチ１４８とみなすことができる。検知回路１０４は第１端子と第２端子の二つの端子を有し、初期状態では２つの端子が線状の導体パターンによって短絡（ショート）された状態を有する。検知回路１０４は、構造物の状態が変化したことにより影響を受けると、線状の導体パターンが断線する。これにより、検知回路１０４の第１端子と第２端子との間は開放（オープン）された状態となる。すなわち、検知回路１０４は、ノーマリクローズのスイッチとみなすことができる。
【００４６】
測定回路１３０の動作は、リセット期間、測定期間、読み出し期間を含む。測定回路１３０は、検知回路１０４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１３４および第３トランジスタ１３８がオフとなり、第４トランジスタ１４０がオンとなり、容量素子１４４の両端子間が短絡される。この動作により容量素子１４４の電位は接地電位にリセットされる。
【００４７】
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１３４がオン、第３トランジスタ１３８および第４トランジスタ１４０がオフとなる。第２トランジスタ１３６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１３４がオンになると、電源線１４６と検知回路１０４とが導通する状態となる。検知回路１０４が導通状態を保っているとき（すなわち、スイッチ１４８がショートのとき）、電源線１４６から検知回路１０４に電流が流れ、容量素子１４４が充電される。容量素子１４４の電圧は第２トランジスタ１３６の制御端子（ゲート）に印加される。容量素子１４４の電圧が第２トランジスタ１３６のしきい値電圧以上となると、第２トランジスタ１３６はオンとなり、入出力端子間が導通状態となる。
【００４８】
一方、線状の導体パターンが断線したとき、検知回路１０４は開放（オープン）状態となる。この場合、容量素子１４４は電源電位で充電されないので、容量素子１４４の電位は変化しないこととなる。この場合、第２トランジスタ１３６はオフ状態のままであり、入出力端子間は非導通状態となる。
【００４９】
読み出し期間では、第１トランジスタ１３４および第３トランジスタ１３８がオン、第４トランジスタ１４０がオフとなる。第２トランジスタ１３６がオンのとき、第３トランジスタ１３８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１３６がオフのとき、第３トランジスタ１３８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１０４の状態（断線の有無）は、第３トランジスタ１３８の出力電位によって判別することが可能となる。なお、図５に示す測定回路１３０の構成は一例であり、本開示の一実施形態に係る検知センサ１００は、測定回路１３０として他の構成を備えていてもよい。例えば、容量素子１４４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。
【００５０】
〜貼付け部材〜
本開示に係る検知センサ１００に用いられる貼付け部材１１２は、粘着材、粘着シート、接着材、接着シートなどの粘着性または接着性を有する。貼付け部材１１２として用いられる粘着材は高粘度で低弾性率の半固体状であり、接合形成後もその状態または当初の状態に近い状態を維持する。粘着材としては、ゴム系、アクリル系、シリコーン系などの粘着材を適用することができる。貼付け部材１１２として用いられる接着材は非着材を接合した後に化学反応によって固化し、接着界面において比較的高い接着強さを発現する。接着材としては、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、塩化ビニル樹脂系など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、熱硬化型など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である。
【００５１】
貼付け部材１１２の表面には剥離シートが設けられていてもよい。剥離シートは、検知センサ１００の施工時に貼付け部材１１２から剥がされる。貼付け部材１１２が基材フィルム１０２の第２面側に設けられる場合、剥離シートは貼付け部材１１２の基材フィルム１０２とは反対側の面に設けられる。剥離フィルムは基材フィルム１０２が破損しないように保護部材としての機能を有する。脆性を有する基材フィルム１０２は、剥離フィルムによって保護されるので、検知センサ１００を構造物１６２に施工する段階では安定的に保持される。なお、剥離フィルムとしては、紙材、プラスチックフィルム（例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）など）が用いられる。
【００５２】
検知センサ１００は、貼付け部材１１２によって構造物１６２に取り付けられる。貼付け部材１１２と接する構造物１６２の施工面は、平面およ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。構造物１６２の施工面は、貼付け部材１１２が密着するようにプライマ加工などが施されていてもよい。貼付け部材１１２は、基材フィルム１０２と略同一または、それよりも大きな面積で設けられる。これにより、検知センサ１００は構造物１６２に対し安定的に固定される。
【００５３】
〜検知センサの取り付け構造〜
図６は、検知センサ１００を構造物１６２に設置した状態を示す。検知センサ１００は、貼付け部材１１２により構造物１６２に貼り付けて設けられる。検知センサ１００のセンシング領域１１４は、構造物１６２の表面に貼り付け部材を介して密接するように設けられる。一方、アンテナ１０８は、構造物１６２の外周を囲むように設けられる。詳細には、アンテナ１０８は、第１アンテナ部材１１８ａおよび第２アンテナ部材１１８ｂが構造物１６２の外周に沿って設けられ、第１アンテナ部材１１８ａの先端領域と第２アンテナ部材１１８ｂの先端領域とが電気的に接続されるように設けられる。すなわち、アンテナ１０８は、長手方向の先端で第１アンテナ部材１１８ａと第２アンテナ部材１１８ｂとが電気的に接続される。この場合において、第１アンテナ部材１１８ａと第２アンテナ部材１１８ｂとの電気的な接続とは、２つの導体が密着して物理的に接続されている場合の他、高周波回路として容量結合、または誘導結合で電気的に接続されていてもよい。
【００５４】
図７は、検知センサ１００を構造物１６２に設置した状態を示す。検知センサ１００は構造物１６２の適当な箇所に配置される。例えば、検知センサ１００は構造物１６２の背面に設置される場合もある。このような場合、従来の検知センサでは、構造物１６２が通信の障害となり、リーダ・ライタ装置１３２による検知データの取得が困難になる場合が想定される。しかしながら、本開示に係る検知センサ１００は、基材フィルム１０２の帯状領域１１６にアンテナ１０８を有し、構造物１６２を囲むように設けられるので、どのような方角からでも通信が可能となる。
【００５５】
例えば、図７に示すように、道路の路肩に設置された電信柱１６６に検知センサ１００が配置されている場合、道路上を移動する移動体１６８に搭載されたリーダ・ライタ装置によって検知データの収集を行うことができる。この場合、検知センサ１００が道路側から見て電信柱１６６の背面に設置されていても、アンテナ１０８が電信柱１６６の外周を囲むように設けられているので、リーダ・ライタ装置は路面側からでも通信を行うことができる。このように本開示に係る検知センサ１００によれば、移動体１６８で移動しながらでも容易に検知センサ１００から検知データの収集をすることができる。
【００５６】
図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、第１アンテナ部材１１８ａおよび第２アンテナ部材１１８ｂが電気的に接続される一態様を示す。図８（Ａ）は、図６で示す領域２００の平面模式図を示し、図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示すＢ１−Ｂ２線に対応する断面模式図を示す。
【００５７】
図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、第１アンテナ部材１１８ａの先端領域と第２アンテナ部材１１８ｂの先端領域とは重ね合わせて配置される。第１アンテナ部材１１８ａの先端領域と第２アンテナ部材１１８ｂの先端領域とは、留め具１５０により固定される。留め具１５０としては、クリップなどが用いられる。第１アンテナ部材１１８ａおよび第２アンテナ部材１１８ｂの間には、基材フィルム１０２が介在するので、重ね合わせて配置したとしても直流的に導通することはない。しかしながら、第１アンテナ部材１１８ａと第２アンテナ部材１１８ｂとが基材フィルム１０２を挟んで重ね合わせて配置されることで容量結合が形成される。このような構成によれば、基材フィルム１０２に特段の加工をしなくても第１アンテナ部材１１８ａと第２アンテナ部材１１８ｂとを電気的に接続し、ループアンテナを形成することが可能となる。
【００５８】
図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、第１アンテナ部材１１８ａと第２アンテナ部材１１８ｂとを機械的に接続する態様の一例を示す。図９（Ａ）は、図６で示す領域２００の平面模式図を示し、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示すＢ３−Ｂ４線に対応する断面模式図を示す。
【００５９】
第１アンテナ部材１１８ａの先端領域には基材フィルム１０２を貫通する第１貫通孔１５２ａが設けられる。第２アンテナ部材１１８ｂの先端領域にも同様に第２貫通孔１５２ｂが設けられる。第１貫通孔１５２ａと第２貫通孔１５２ｂとは重ね合わされ、ピン１５４が通されている。ピン１５４は延性する金属材料で形成されており、先端部分を塑性加工してかしめられている。または、ピン１５４の先端に座金１５６を嵌合させ、塑性変形させて結合させてもよい。図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すように、第１アンテナ部材１１８ａと第２アンテナ部材１１８ｂとの先端がカシメにより結合されることで、ループアンテナを形成することが可能となる。
【００６０】
第１貫通孔１５２ａには第１貫通電極１５８ａが設けられていてもよい。第１貫通電極１５８ａは第１アンテナ部材１１８ａと接続され、第２アンテナ部材１１８ｂの上面と接触するので、第１アンテナ部材１１８ａと第２アンテナ部材１１８ｂとをより確実に電気的に接続することができる。第２貫通孔１５２ｂにも第２貫通電極１５８ｂが設けられていてもよい。第２貫通電極１５８ｂは第２アンテナ部材１１８ｂと接続され、塑性変形したピン１５４の先端部分、または座金１５６と接触するので、第１アンテナ部材１１８ａと第２アンテナ部材１１８ｂとをより確実に電気的に接続することができる。
【００６１】
なお、図示されないが、第１アンテナ部材１１８ａと第２アンテナ部材１１８ｂとを機械的に接続する方式として、ハトメ、ホック、リベット、ボルトおよびナットなどの部材が用いられてもよい。いずれにしても、第１アンテナ部材１１８ａと第２アンテナ部材１１８ｂとを機械的に接続することで、丈夫な接続構造が形成され検知センサの信頼性を高めることができる。
【００６２】
図６で示されるように、検知センサ１００は、アンテナ１０８が設けられる帯状領域１１６が構造物の外周一周を囲むように設けられる。基材フィルム１０２は可撓性を有するが、構造物の状態の変化に伴って、アンテナ１０８が設けられる帯状領域１１６が破断しないことが求められる。帯状領域１１６には、図３で示すように補強部材１２０が設けられていてもよいが、さらに弾性を高めるために切欠き部１６０が設けられていてもよい。図１０は、基材フィルム１０２の帯状領域１１６に切欠き部１６０が設けられた態様を示す。切欠き部１６０は、帯状領域１１６の上辺側および下辺側の両側に設けられていることが好ましい。さらに、切欠き部１６０は、帯状領域１１６に複数箇所設けられていることが好ましい。切欠き部１６０を設けることで帯状領域１１６は曲がりやすくなり、構造物１６２の外周に沿って帯状領域１１６を配置する場合にも応力が緩和され、アンテナ１０８の信頼性を高めることができる。
【００６３】
図６に示す検知センサ１００は、検知回路１０４を形成する線状の導体パターンの長手方向を、構造物１６２の縦方向（図６に示すＹ方向）と略並行に配置した一例を示す。検知回路１０４の線状の導体パターンは、縦方向に長く伸びる直線状の部分と、長手方向の一端および他端でクランク状に折り返される配線の屈曲部分とを含む。すなわち、検知回路１０４を形成する線状の導体パターンは、メアンダラインの長手方向が構造物１６２の縦方向と略並行になるように配置されている。このような検知回路１０４の構成によれば、検知センサ１００は、構造物１６２に生じ得る横方向（図６に示すＸ方向）のクラック１６４ａを検知するのに適している。
【００６４】
一方、図１１は、検知センサ１００において、検知回路１０４における線状の導体パターンの長手方向を、構造物１６２の横方向（図１１Ｘ方向）と略並行になる方向に配置した例を示す。このような検知回路１０４の構成によれば、検知センサ１００は、構造物１６２に生じ得る縦方向（図１１に示すＹ方向）のクラック１６４ａを検知するのに適している。図６および図１１に示すように、検知回路１０４における線状の導体パターンの長手方向を、クラック１６４ａの進行方向と交差する方向に配置することで、検出領域を広げ、検出感度を高めることができる。
【００６５】
図１２は、第１検知回路１０４ａと第２検知回路１０４ｂを有する検知センサ１００を構造物１６２に配置した例を示す。第１検知回路１０４ａの線状の導体パターンは、メアンダラインの長手方向が構造物１６２の縦方向（図１２で示すＹ方向）と略並行になるように配置され、第２検知回路１０４ｂの線状の導体パターンは、メアンダラインの長手方向が構造物の横方向（Ｘ方向）と略並行になるように配置されている。図１２に示すように、検知センサ１００に長手方向の配置が異なる検知回路１０４を複数設けることで、構造物１６２の縦方向および横方向のいずれの方向に発生するクラック１６４に対しても検知することが可能となる。
【００６６】
なお、図６、図１１、および図１２は、検知回路１０４を構成する線状の導体パターンの長手方向を、構造物１６２の縦方向または横方向に合わせて配置する例を示すが、本開示に係る検知センサ１００はこの態様に限定されない。検知回路１０４を構成する線状の導体パターンの長手方向は、例えば構造物１６２の縦方向（垂直方向）を基準として０度から９０度の範囲で傾けて配置することができる。
【００６７】
本開示に係る検知センサによれば、アンテナが構造物の外周を囲むように設けられることにより、構造物が障害となって通信に障害の出ることを改善することができうる。これにより、構造物に設置された検知センサの検知データを、リーダ・ライタ装置によって任意の方角から取得することが可能となる。例えば、構造物に設置された検知センサの検知データを、移動体で移動しながら取得することができる。
【００６８】
なお、本開示は、パッシブ型の検知センサについて説明したが、バッテリーを内蔵したアクティブ型の検知センサとすることもできる。アクティブ型の検知センサであれば、自立して構造物の異常を検知することができ、集積回路１０６にデータを蓄積しておくことができる。
【００６９】
〜変形例〜
図１３は、本開示に係る検知センサの他の態様を示す。図１３で示す検知センサ１００は、基材フィルム１０２と別体で設けられたアンテナ１０８を有する。アンテナ１７０は、ループ状またはスパイラル状のワイヤで形成されている。このような検知センサ１００によれば、アンテナ１７０を構造物１６２に巻き付けて施工することができるので、アンテナ１７０の感度を高めることができ、リーダ・ライタ装置１３２との通信性能を向上させることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１００・・・検知センサ、１０２・・・基材フィルム、１０４・・・検知回路、１０６・・・集積回路、１０８・・・アンテナ、１１０・・・保護フィルム、１１２・・・貼付け部材、１１４・・・センシング領域、１１６・・・帯状領域、１１８・・・アンテナ部材、１２０・・・補強部材、１２２・・・通信回路、１２４・・・電源回路、１２６・・・制御回路、１２８・・・記憶回路、１３０・・・測定回路、１３２・・・リーダ・ライタ装置、１３４・・・第１トランジスタ、１３６・・・第２トランジスタ、１３８・・・第３トランジスタ、１４０・・・第４トランジスタ、１４４・・・容量素子、１４６・・・電源線、１４８・・・スイッチ、１５０・・・留め具、１５２・・・貫通孔、１５４・・・ピン、１５６・・・座金、１５８・・・貫通電極、１６０・・・切欠き部、１６２・・・構造物、１６４・・・クラック、１６６・・・電信柱、１６８・・・移動体、１７０・・・アンテナ
【図１】
2019124528.tif 000003
【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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