(57)【要約】【課題】水や油のかかる場所でも使用でき、広範囲の検出が可能で、通常の生活環境で違和感無く使用できる近接センサーを提供する【解決手段】（１）  人体および／または物体の接近または接触を検出する近接センサーにおいて、少なくとも静電容量形近接センサー部と、厚み０．１μｍ〜２０ｍｍで表面抵抗が１×１０７  Ω／□以下の導電体を含む近接センサー。（２）  前記導電体と静電容量形近接センサー部の面積比（導電体の面積／静電容量形近接センサー部の面積）が２以上である近接センサー。（３）  前記導電体が布帛またはフィルムである近接センサー。（４）  前記近接センサーを用いた離床センサー、入浴センサーまたは進入センサー。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体および／または物体の接近または接触を検出する近接センサーにおいて、少なくとも静電容量形近接センサー部と、厚みが０．１μｍ〜２０ｍｍで表面抵抗が１×１０７  Ω／□以下の導電体とを含むことを特徴とする近接センサー。
【請求項２】
前記導電体と静電容量形近接センサー部の面積比（導電体の面積／静電容量形近接センサー部の面積）が２以上であることを特徴とする請求項１に記載の近接センサー。
【請求項３】
前記導電体が布帛であることを特徴とする請求項１に記載の近接センサー。
【請求項４】
前記導電体がフィルムであることを特徴とする請求項１に記載の近接センサー。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の近接センサーを用いたことを特徴とする離床センサー。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の近接センサーを用いたことを特徴とする入浴センサー。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の近接センサーを用いたことを特徴とする進入センサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は近接センサーに関し、さらに詳しくは人体や物体の接近または接触を検出する近接センサーおよびこれを用いた離床センサー、入浴センサー、進入センサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近接センサーは、検出対象がほぼ直線的に移動し、その位置や変位をｍｍ〜ｃｍオーダーで検出するセンサーと定義され（例えば、非特許文献１）、検出対象の材質に応じ、各種センサーが実用化され、工業用制御機器として広範囲の用途に使用されている。このうち、静電容量形近接センサーは、金属体や誘電体の検出が可能で、光源がなくても検出可能、容器内容物の有無や吸水状態などを判別できるという他の近接センサーにはない特長を有する。また無接触でも検出可能であり、検出対象に反力が加わらず、また機械的可動部をもたず高頻度、高速応答が可能で寿命が長いという特長を有する。
【０００３】
しかしながら、前記従来技術には、次に述べるような問題点があった。
すなわち、水や油のかかる場所では使用できず、使用環境が限定される。雨、雪の影響を受ける屋外での使用、水がかかる恐れのある浴室、台所等の家庭内の水周り個所での使用は実際上困難であった。静電容量形近接センサーを防水・防油構造にすることで対応可能な場合もあるが、検出感度の低下、センサーの大型化等の新たな問題が発生する。
また検出できる距離は一般には１００ｍｍまでであり広範囲な検出が困難であった。そのため、ベッドからの離床や窓からの進入を検出する等、１０００ｍｍ以上の検出範囲が必要な場合、従来の静電容量形近接センサーの使用が困難であった。センサー部の広面積化、複数設置等で対応可能な場合もあるが、製品外観や景観を損い、設置工程の煩雑化などの新たな問題が発生する。
【０００４】
【非特許文献１】
片岡照栄、外３名、「センサハンドブック」、培風館、１９８６年５
月３０日発行、ｐ４３６−４４３
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記従来の問題を改善し、水や油のかかる場所でも使用でき、かつ広範囲の検出が可能な近接センサーを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、静電容量形近接センサーを単独で用いるのではなく、誘電電位をセンサー検出部に与えることができる導電体と組み合わせて用い、検出対象体との近接または接触部とセンサー部とを分離させることにより、水や油のかかる場所でも使用できるようになり、かつ検出範囲を広くすることができることを見いだし、本発明に到達した。
上記課題を達成するために本願で特許請求される発明は以下の通りである。
【０００７】
（１）人体および／または物体の接近または接触を検出する近接センサーにおいて、少なくとも静電容量形近接センサー部と、厚み０．１μｍ〜２０ｍｍで表面抵抗が１×１０７  Ω／□以下の導電体を含むことを特徴とする近接センサー。
（２）前記導電体と静電容量形近接センサー部の面積比（導電体の面積／静電容量形近接センサー部の面積）が２以上であることを特徴とする（１）に記載の近接センサー。
（３）前記導電体が布帛であることを特徴とする（１）に記載の近接センサー。
（４）前記導電体がフィルムであることを特徴とする（１）に記載の近接センサー。
（５）（１）〜（４）のいずれかに記載の近接センサーを用いたことを特徴とする離床センサー。
（６）（１）〜（４）のいずれかに記載の近接センサーを用いたことを特徴とする入浴センサー。
（７）（１）〜（４）のいずれかに記載の近接センサーを用いたことを特徴とする進入センサー。
【０００８】
【作用】
本発明の近接センサーは、静電容量形近接センサーと、人体や物体の近接や接触により生じる誘電電位を該センサー検出部に与える導電体とを有するため、水や油のかかる場所に導電体を設置し、該導電体の他端を水や油のかからない場所に設置して該他端に静電容量形近接センサーを接続させて設置することができ、防水・防油構造とすることなく、水や油のかかる場所で人体や物体の近接または接触を高感度で検出することが可能になる。
また導電体の面積を静電容量形近接センサー部の面積より広くすることにより、広範囲での人体や物体の接近または接触を検出できるようになる。すなわち、導電体に人体や物体が接近または接触することにより生じる誘電電位がセンサー部の静電容量の変化として検出されるため、導電体が十分な導電性を有すれば、センサー部の面積を広くすることなく、導電体の面積を広くするのみで広範囲の検出が可能になる。また導電体を通常の生活環境に多数存在する布帛とすることにより、人体の接近または接触を違和感なく検出することが可能となる。さらに導電体をフィルムとすることにより、透明な導電体が得られ、近接センサーを設置しても視界が妨げられないため、違和感のない近接センサーの設置が可能になる。従って、本発明の近接センサーは、離床センサー、入浴センサー、進入センサーとして特に有用である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明における近接センサーは、静電容量形近接センサー部と導電体とを有する。この近接センサーによる検出対象は人体および／または物体である。ここで、物体とは静電容量形近接センサーで検出可能な金属体または誘電体をいう。
本発明に用いられる静電容量形近接センサーは、検出面に内蔵された平板電極の大地間静電容量が検出体の接近によって変化することを利用したセンサーであり、高周波発振形、ブリッジ形のいずれの検出方式であっても用いることができる。図１にはブリッジ形静電容量形近接センサーの構成図を示した。このセンサーでは、検出電極（主電極）と比較電極に等しい高周波電圧をパルス状にして印加して検出電極と比較電極で構成する２つのＣＲ回路の遅延時間を比較する検出方法が採用されている。また検出感度の向上を目的として平板電極に極薄型セラミックを使用したセンサーを用いることができる。この場合には平板電極が１００μｍ以下の極薄型となり、構成されるコンデンサの容量変化が大きく、検出感度が向上するともに、薄型でコンパクトなセンサー部とすることができる。
【００１０】
本発明に用いられる導電体は、厚みが０．１μｍ〜２０ｍｍ、好ましくは２μｍ〜５ｍｍ、特に好ましくは１０μｍ〜３ｍｍであり、表面抵抗が１×１０７  Ω／□以下、好ましくは１×１０５  Ω／□以下である。導電体の厚みが０．１μｍ未満では強力が低く、取り扱いが困難となり、また厚みが２０ｍｍを超えると可撓性が低下する。また導電体の表面抵抗が１×１０７  Ω／□を超えると誘導電位を静電容量形近接センサーに導電することができず、近接センサーとしての機能を発現できなくなる。
本発明において、導電体と静電容量形近接センサー部の面積比（導電体の面積／静電容量形近接センサー部の面積）は２以上であるのが好ましい。ここで、面積とはサイズ表示より算出した数値をいう。具体的には、幅Ｗ、高さＨ、奥行きＤで表示されている場合はＷ×ＨまたはＷ×Ｄのうち大きな方の数値をいい、径表示の場合は（半径）×（半径）×（円周率）で算出される数値をいう。この面積比が２以上であれば、センサー部の面積を大きくすることなく、検出範囲を広げることが可能となる。好ましい面積比は１０以上であり、さらに好ましくは１００以上である。
【００１１】
本発明に用いられる導電体としては、金属、導電性フィルム、導電性布帛等が挙げられる。磁器、プラスチック、木材、フィルム、布帛等の非導電性基材に導電性材料を常法によりコーティング、スパッタリング、メッキ等で付与し、導電性としたものを使用することも可能である。この場合の導電体の厚みは表面の導電層と基材の厚さを合わせた値となる。これらのうち、可撓性に優れ、実用的な強力を有することから、導電性フィルム、導電性布帛、フィルムや布帛に導電性材料を付与したものが好ましい。さらに通常の生活環境には、布帛を用いた製品が多数存在することから、導電性布帛や布帛に導電性材料を付与したものは違和感なく近接センサーを用いることができるため特に好ましい。ここで布帛とは、織物、編物、不織布等をいう。布帛としては表面抵抗の均一性に優れる織物を用いるのが特に好ましい。
【００１２】
導電性布帛は、例えば、金属繊維、炭素繊維等の導電性繊維や、合成繊維に金属粒子、炭素粒子等を練りこんだ導電性繊維や、合成繊維、天然繊維等の非導電性繊維に金属メッキ、金属スパッタリング等で導電性を付与した導電性繊維を用いて製織、製編等の常法により製造することができる。
導電性繊維には特に限定はないが、電気抵抗値が１００Ω／ｃｍ以下の繊維が好ましく、より好ましくは１０Ω／ｃｍ以下、特に好ましくは５Ω／ｃｍ以下である。また繊維の形態にも特に限定はないが、接触抵抗が生じ難い連続繊維が好ましい。繊維の断面形状にも特に限定されないが、同一断面積に対する周長の長い異型断面が好ましく、特に柔軟性を併せて得られる楕円型、扁平型、長方形型、Ｗ型が好ましい。さらに優れた導電性が得られることから、金属繊維、合成繊維に金属粒子を練りこんだ導電性繊維、合成繊維に金属メッキ、金属蒸着等で導電性を付与した繊維が好ましい。さらに柔軟で異型断面が得やすい合成繊維に金属粒子を練りこんだ導電性繊維、合成繊維に金属メッキ、金属スパッタリング等で導電性を付与した繊維が好ましい。特に合成繊維に金属メッキ、金属スパッタリング等で導電性を付与した繊維が好ましい。
【００１３】
また製織、製編等による布帛の製造工程性を高めるため、導電性繊維とポリエステル系、ポリアミド系、ポリアクリルニトリル系、ポリオレフィン系等の合成繊維、キュプラ、レーヨン等の再生セルロース繊維、ウール、木綿などの天然繊維とを複合することが好ましい。この場合の布帛中の導電性繊維の混率は、所定の表面抵抗が得られる範囲であれば特に制限はない。
また所定の表面抵抗を有する布帛の表面にウレタン樹脂、アクリル樹脂、オレフィン樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、塩ビ樹脂等を用い、キャスティング、コーティング、ラミネート方式で被覆し、または所定の表面抵抗を有する布帛表面にポリオレフィン系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリスチレン系フィルム等をラミネート方式で被覆することは、導電性繊維の酸化、衝撃による切断を防止する効果が得られるため好ましい。この場合、被覆前の布帛の表面抵抗が所定値の範囲であればよく、また厚みは被覆後の布帛の厚みが所定値の範囲にあればよい。
【００１４】
本発明において、導電体としてフィルムを用いる場合は、透明で薄い高分子フィルムに導電性材料を常法によりスパッタリングで付与し、導電性としたものが好ましい。高分子フィルムには特に限定されないが、ポリオレフィン系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリスチレン系フィルム、ポリアミド系フィルム、アラミド系フィルム等が例示される。スパッタリングに用いる導電性材料は金属が好ましく、導電性に優れる金、銀、ニッケル、銅がより好ましく、特に化学的に安定で腐食しにくい金が好ましい。
【００１５】
本発明の近接センサーは、離床センサーとして好適に用いることができる。ここで、離床センサーとは、寝床に入ったことおよび／または寝床から出たことを検出するセンサーいう。例えば、１ｍ×１ｍの導電体を敷き布団の上に設置し、導電体の一端に静電容量形近接センサーの検出面を接触させてクリップで固定し、センサーのスイッチ回路にブザーを接続すると、人が寝床に入るかまたは寝床から出るとそれに応じてセンサーのスイッチ回路がＯＮ／ＯＦＦすることでブザーが作動し、入床または離床を検知することができる。
【００１６】
また本発明の近接センサーは、入浴センサーとして好適に用いることができる。ここで、入浴センサーとは、入浴している状態にあるか否かを検出するセンサーをいう。例えば、まず５ｃｍ×７０ｃｍの導電体をバスタブの縁から底に設置し、導電体の縁側に静電容量形近接センサーの検出面を接触させてクリップで固定し、センサーのスイッチ回路にランプを接続する。次いでバスタブにお湯が入り、入浴している状態で一旦アースをとり、回路の静電容量をリセットするとともに、ランプをＯＮにする。入浴したままの状態であれば、静電容量が変化しないため、ランプが点灯したままとなるため、一定時間以上入浴すると危険な人を遠隔から監視することが可能になる。
【００１７】
また本発明の近接センサーは、進入センサーとして好適に用いることができる。ここで、進入センサーとは、人、動物、車輌等が家屋、敷地、駐車場等に進入したことを検知するセンサーをいう。家屋への進入センサーとして用いる場合には、例えば、導電性繊維を経緯とも３本に１本の割合で交織した織物をカーテンとして窓に取り付け、このカーテン上部に静電容量形近接センサーの検出面を接触させてクリップで固定し、センサーのスイッチ回路にブザーまたは無線警報装置を接続する。窓から進入しようとしてカーテンに接近すると、該センサーがそれを検知してブザーまたは警報装置が作動する。
以上、本発明の近接センサーを用いた検知例として、離床センサー、入浴センサーまたは進入センサーの説明をしたが、本発明の近接センサーはこれらの用途に限定されるものではない。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの例に限定されない。また例中の測定は下記の方法で行った。
ｉ）厚みの測定方法
１０μｍ以上の場合は、ＫＥＳ−Ｇ５ハンディ圧縮測定装置（カト−テック社製）を用い、５ｇ／ｃｍ２  加重時の厚みを常法に従い測定する。１０μｍ以下の場合は反射分光式厚み計、ＦＥ−３０００（大塚電子社製）を用いて常法に従い測定する。
ｉｉ）表面抵抗値の測定方法
温度２０℃、湿度６５％ＲＨ環境で、低抵抗率計Ｌｏｒｅｓｔａ−ＥＰ  ＭＣＰ−Ｔ３６０（三菱化学社製）を用い、ＪＩＳ  Ｋ  ７１９４に準拠した方法で１０箇所の表面抵抗を測定し、算術平均して表面抵抗値とする。
【００１９】
実施例１
ナイロン繊維に銀メッキした導電性繊維とポリエステル繊維を交織した導電性の二重織物「止電界」（旭化成社製、登録商標）を１００ｃｍ×１００ｃｍ切り出し、導電体とした。この導電体の厚みは０．３ｍｍ、表面抵抗値は５．５Ω／□であった。木製のデスク上に、該導電体を静置し、端部にセンサー部サイズ４０ｍｍ×４０ｍｍの極薄型セラミックを使用した静電容量形近接センサー  ＯＤＬ−ＴＳ−４０４０（応用電子研究所製）を接触させた。尚、該近接センサーを単独で用いた場合の最大検出距離は５ｍｍである。センサーのスイッチ回路にランプを接続し、人体が接近すると回路がＯＮとなり、ランプが点灯するように設定する。導電体の他端に人間の手を近づけると、接近を検出し、ランプが点灯した。本実施例から明らかなように、センサー単独では５ｍｍまでの検出しかできないが、導電体と組み合わせて用いることで、１００倍以上の広範囲での検出が可能となった。
【００２０】
実施例２
実施例１において、導電性の二重織物「止電界」（旭化成社製、登録商標）を４０ｃｍ×４０ｃｍ切り出して導電体とし、またセンサー部サイズＭ３０の静電容量形近接センサーＤＰＣ−２Ａ２５Ａ（和泉電気製）を用いた以外は実施例１と同様にして、近接センサーを構成した。尚、該静電容量形近接センサーを単独で用いた場合の最大検出距離は２５ｍｍである。導電体の他端に人間の手を近づけると、接近を検出し、ランプが点灯した。本実施例から明らかなように、センサー単独では２５ｍｍまでの検出しかできないが、導電体と組み合わせて用いることで、１０倍以上の広範囲での検出が可能となった。
【００２１】
実施例３
実施例１において、導電体として、布帛に銅とニッケルを無電解メッキで付与したデンジークロスＭＴ３−Ａ（日清紡社製）を用いた以外は実施例１と同様にして近接センサーを構成した。なお、この導電体の厚みは０．１８ｍｍ、表面抵抗値は０．３Ω／□であった。導電体の他端に人間の手を近づけると、接近を検出し、ランプが点灯した。本実施例から明らかなように、センサー単独では５ｍｍまでの検出しかできないが、導電体と組み合わせて用いることで、１００倍以上の広範囲での検出が可能となった。
【００２２】
比較例１
実施例２において、ナイロン繊維に銀メッキした導電性繊維の代りに、炭素繊維を用いた以外は同様にして、織物および近接センサーを構成した。この織物の厚みは０．３ｍｍ、表面抵抗値は５×１０７  Ω／□であった。この場合、導電体の他端に人間の手を近づけてもランプは点灯しなかった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の近接センサーは、静電容量形近接センサーと導電体とを組み合わせた構造であるため、水や油のかかる場所でも使用でき、またセンサー部との距離が大きい場合であっても高感度の検知が可能となる。さらに日常の生活環境上、違和感なく近接センサーを設置することができる。従って、本発明の近接センサーは特に離床センサー、入浴センサー、進入センサーとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】静電容量形近接センサーの一例を示す構成図である。
【図１】
2004150869.tif 000002