(57)【要約】【課題】非接触による空間電荷の存在、特に生体の存在を検出する。【解決手段】本発明は薄膜状のセラミックコンデンサを誘電体として用いた共振回路による生体検出器であって、該検出器は電荷を有する物体が空間に与える空間電位の変化を検出する。この電荷を有する物体は主に生体である。本発明はまた、コンデンサを導電体に近づけることによって、コンデンサから離れた空間の空間電位を検出することができる。従って本発明は例えば導電性の部材と共に窓等に取り付けたときは防犯装置として使用することができる。さらには災害時などに倒壊した建造物の内部から人を発見する装置としても使用することができる。【選択図】　　図３
2004085327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｌ−ＣまたはＲ−Ｃ共振回路を用いた空間電位検出装置であって、該装置はＬ−ＣまたはＲ−Ｃ共振回路、該共振回路に所定周波数の電流を供給する駆動回路、および共振周波数の変化を検出する検出回路を有しており、空間電位の変化が容量に与える変化を共振周波数の変化として検出することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記検出回路は、周波数の時間的な変化率を検出する回路であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記検出回路は、共振周波数の変化が所定の閾値を越えたとき生体を検出することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
該装置の容量部には誘電体としてセラミックを用いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
該セラミックは薄膜状であることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記容量部には導電体からなる空間電位検出部が接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
Ｌ−ＣまたはＲ−Ｃ共振回路を用いた空間電位検出方法であって、該装置はＬ−ＣまたはＲ−Ｃ共振回路を共振させる段階と、該共振周波数を検出する段階とを有し、空間電位の変化によって容量部の値が変化することによる共振周波数の変化を検出し、該変化が所定の値を超えたときに空間電位の変化を検出することを特徴とする生体検出方法。
【請求項８】
前記検出方法は共振周波数の時間的変化を検出することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記検出方法は共振周波数の変化が所定の閾値以上であることを検出することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は空間電位の変化を検出する検出装置であって、特に生体による空間電位の変化を検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年電気的スイッチの動作機構は機械式のものだけでなく、光センサ、超音波、静電誘導、電磁波等を用いたものが多く知られている。例えば自動ドアに用いられる人の存在を検出するスイッチは光センサ、超音波などが用いられている。また一般家庭用のスイッチにおいて洗面台、浴室等で用いるスイッチは機械式であるが水等の侵入を防ぐために防水の構造となっている。しかしながらこれらのスイッチは人以外の物体に対しても反応して誤動作の原因となったり構造が複雑で小型化に限界があるなどの問題を有していた。
【０００３】
また光センサ、静電誘導型などの非接触型のスイッチでは前記記載のような浴室等の環境では水蒸気による「くもり」などによりセンサが反応しないなどの問題を有していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記記載のような問題に鑑み、空間電位の変化を検出し確実に生体の存在を検出する装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
Ｌ−ＣまたはＲ−Ｃ共振回路を用いた空間電位検出装置であって、該装置はＬ−ＣまたはＲ−Ｃ共振回路、該共振回路に所定周波数の電流を供給する駆動回路、および共振周波数の変化を検出する検出回路を有しており、空間電位の変化が容量に与える変化を共振周波数の変化として検出することを特徴とする装置を提供する。
【０００６】
また、前記検出回路は、周波数の時間的な変化率を検出する回路であり、共振周波数の変化が所定の閾値を越えたとき生体を検出することを特徴とする装置を提供する。
【０００７】
前記該装置の容量部には誘電体としてセラミックを用い、該セラミックは薄膜状である。また前記容量部には導電体からなる空間電位検出部が接続されていることを特徴とする装置を提供する。
【０００８】
Ｌ−ＣまたはＲ−Ｃ共振回路を用いた空間電位検出方法であって、該装置はＬ−ＣまたはＲ−Ｃ共振回路を共振させる段階と、該共振周波数を検出する段階とを有し、空間電位の変化によって容量部の値が変化することによる共振周波数の変化を検出し、該変化が所定の値を超えたときに空間電位の変化を検出することを特徴とする生体検出方法を提供する。
【０００９】
前記検出方法は共振周波数の時間的変化を検出することであり、該共振周波数の変化が所定の閾値以上であることを検出することを特徴とする方法を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例の回路図およびコンデンサを図１、２に示した。本発明は共振回路を用いて空間電位変化を検出する装置であり、本発明の発明者等はセラミックを薄膜状に形成し誘電体として用いることで、空間電位の変化をコンデンサの容量変化として検出できることを見いだした。この空間電位変化を検出する回路を図１に示す。ここでは代表的にＬ−Ｃ共振回路を示した。図１中の符号（２）は所定の周波数で発振する発振回路および共振周波数の変化を検出する検出回路部である。共振周波数の変化の検出は例えば、発振回路によって出力した信号が共振回路を通過した後の振幅の変化を測定することで可能である。他の方法では、発振回路の発信周波数を制御し、共振周波数を含む所定の周波数帯域を走査することによって共振周波数の変化を検出することも可能である。
【００１１】
本発明におけるコンデンサは以下のようなものである。図２に示したように通常のコンデンサと同様であるが誘電体（４）に薄膜状のセラミックを用いている点が特徴であり、該セラミックの厚さ（ｄ）は例えば５０μｍである。しかしながら厚さはこれに限定されるものではなく、数μｍないし数百μｍの厚さが可能である。またコンデンサの電極（３）は銅、アルミニウム、モリブデン等の通常の電極材料が使用できる。
【００１２】
図３に一例として正の電荷を有する物体（５）がある時の本発明の概略的な回路を示した。図示したように該物体（５）の存在によって空間電位が変化するため、非接触で電荷を検出することができる。また電荷を有する物体は例えば生体であるので、従って本発明を生体の検出装置として用いることができる。
【００１３】
このような空間電荷の存在により変化する容量の値は、例えば１０ｎＦの容量で形成されたコンデンサの場合数十ないし数百ｐＦである。また共振回路に供給する信号周波数には制限はなく共振回路として構成することができればいかなる周波数でも使用することができる。具体的な例としては、コンデンサ容量は１０ｎＦ、発信周波数は３００ｋＨｚである。しかしながら上記記載の通り容量、周波数はこれに限定されない。
【００１４】
（実施例１）
上記記載のような空間電位変化の検出を、生体の検出に対して適用した例を次に示す。図４（ａ）は本発明を家庭用あるいは会社、事務所等に設置されている照明、空調等のスイッチパネル（６）として用いた図である。図４（ｂ）はスイッチパネル（６）の拡大図である。図示したように、壁面等に設置されるタッチパネル式のスイッチである。図から明らかなように各照明または空調等のスイッチが独立して並んでおり各スイッチ（７）に触れると前記記載の通り生体の存在を検出してスイッチを動作させる。このようなタッチパネル式のスイッチにすることによって、デザインとして優れた形状のスイッチを形成することが可能である。本発明を用いたスイッチは非接触で動作することが可能であり、従って詳細は後述するが、透明導電性膜を用いることによってショーウインドウのような面にデザインを損なうことなく設置することができる。
【００１５】
これは非接触で動作するので浴室等のように水滴や水蒸気が多量に存在する環境においても壁面あるいはタイル等に埋め込むことができる。またこのようスイッチが動作するための生体−スイッチ間の距離は回路の利得によって制御可能である。
【００１６】
（実施例２）
以下に本発明の他の実施例を示す。図５は本発明を自動ドアに用いた時の概略図である。図中（９）はドア枠、（１０）はドア板である。図示したように本発明の空間電位検出装置（８）をドア板（１０）に設置した場合は該装置の設置領域に軽く触れるだけでドアが作動する半自動的なドアとすることができ、また床部（１３）に設置した場合は通常の自動ドアと同様にヒトが該装置（８）の上部に立つと生体を検出しドアを作動させる自動ドアを提供することができる。またこのとき生体を検出する感度は前記記載の通り、検出回路の利得によって制御することができる。
【００１７】
（実施例３）
図６はコンデンサ（１１）から離れた場所での空間電位の変化を検出するための例であり、図示したようにコンデンサ（１１）に導電体（１４）を接近させたものである。上記の実施例では生体に代表されるような、電荷を有する物体はコンデンサの電極付近に存在しなければならず、遠距離に存在する電荷、空間電位変化を検出することは困難である。従って、本実施例ではコンデンサ（１１）から離れた位置に電荷を有する物体（５）が存在している場合の検出方法および装置を示す。
【００１８】
図示したように、コンデンサ（１１）に導電体（１４）が接近しており、該導電体（１４）はコンデンサ（１１）から離れた領域まで延長している。このとき、コンデンサから離れており、かつ導電体の領域上に前記物体（５）が存在すると、該物体（５）によって導電体（１４）に電荷が誘導され、これがコンデンサに伝導し前記容量を変化させる。従って該導電体（１４）上であればコンデンサ（１１）から離れた位置に存在する電荷または空間電位の変化を検出することができる。またこの導電体は例えば金属板、金属泊、金属線、導電性繊維、電解質溶液など、導電体であればよい。次に本実施例の応用例を以下に説明する。
【００１９】
（実施例４）
図７には本発明の空間電位検出器をカーテンに応用したときの図である。図示したようにカーテン（１６）に空間電位検出器（８）が設置されている。ここで、カーテン（１６）は導電性繊維で構成されている。従ってカーテンが導電体であるので、例えば外部からの侵入者がカーテン付近にいるとき、生体の存在を検出することができる。つまりカーテンを防犯装置として使用することができる。この場合カーテン素材を導電性繊維で構成するのみならず、金属線、金属泊、導電性粉体を構成部材の一部としてカーテンに入れることでも同様の効果を得ることができる。また本発明の空間電位検出器は、電気的に接続されていれば動作するので、例えば前記記載の導電性カーテンを吊り下げる金具等に本発明の空間電位検出装置を設置することができる。また該カーテンとカーテンレールとを電気的に接続することによってカーテンレールに設置することもできる。
【００２０】
（実施例５）
前記記載のように導電体を媒介して遠距離にある空間電荷の存在を検出することが可能であるので、電解質溶液などにおいても空間電位の変化が検出できる。本実施例では図８（ａ）で示したようにプールや貯水タンクのような水槽（１８）に対して用いたもの、および図８（ｂ）のように池、沼などの湖沼（１９）に対して用いたものを示した。通常自然に存在する水は電解質を含んでおり導電性があるため空間電位の変化を伝達することができる。同図（ａ）ではプールや貯水槽の壁面の外側に空間電位検出装置（８）が設置されている。これによって水に近づく生体を検出することができ防犯や安全管理等に使用することができる。また同図（ｂ）では湖沼等のように本発明を壁面に設置できない場合の応用例である。この場合は導電性部材（２１）を外部から水中または水面へ延長し、該部材（２１）に空間電位検出器のコンデンサを設置する。このようにしても水を媒介して空間電位変化を検出することができる。
【００２１】
以上のように本発明の空間電位検出装置を、導電性の部材を介して使用した場合様々な応用が可能である。上記の実施例以外にも、例えばドア、シャッター、門、通路、壁、天井、床、透明導電性部材を用いた窓等に使用して、防犯装置等として使用することができる。
【００２２】
（実施例６）
本実施例では災害時、特に地震、火災のような場合に生体を発見する装置の一例を示す。図９は、前記導電性の部材（２１）にケース（２２）等に収容した本発明の空間電位測定装置を接続し、把持するためのグリップ（２３）を取り付けたものである。例えば災害等で崩壊した建物内部に閉じこめられた人を発見する際、該導電性の部材（２１）を隙間などに挿入することにより、該導体付近に人が存在することを検出することができる。図には棒状の部材を示したが、導電性のワイヤ、または前記記載の導電性繊維を使用することもできる。
【００２３】
以上のように本発明は導電性部材を用いることによって広範な用途に使用することができる。よってこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明を用いて空間電位の変化を検出するための全ての構造も本発明の範囲である。また導電性部材は固体、液体に限らずプラズマのような導電性の気体を用いることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の空間電位検出装置を使用して電荷の存在、特に生体の存在を非接触で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の空間電位検出装置の概略的な回路図である。
【図２】図２は本発明の空間電位検出装置のコンデンサの断面図である。
【図３】図３は本発明の空間電位検出装置のコンデンサ近傍に電荷が存在しているときの図である。
【図４】図４は本発明の空間電位検出装置をスイッチとして用いたときの図である。
【図５】図５は本発明の空間電位検出装置を自動ドアのスイッチとして用いたときの図である。
【図６】図６は本発明の空間電位検出装置のコンデンサに導体を接近させ、遠距離にある電荷の存在を検出する方法を示した図である。
【図７】図７は本発明の空間電位検出装置を導電性のカーテンに取り付けた時の図である。
【図８】図８は本発明の空間電位検出装置を、それぞれ貯水層、湖沼に用いるときの方法を示した図である。
【図９】図９は導電性の棒状部材に本発明の空間電位検出装置を取り付け、生体検出器として用いるときの一例を示した図である。
【符号の説明】
１　コンデンサ
２　発振および検出回路部
３　電極
４　誘電体
６　スイッチパネル
７　スイッチ
８　本発明の空間電位検出装置
９　ドア枠
１０　ドア板
１１　コンデンサ
１４　導電体
２１　導電性部材
【図１】
2004085327.tif 000003
【図２】
2004085327.tif 000004
【図３】
2004085327.tif 000005
【図４】
2004085327.tif 000006
【図５】
2004085327.tif 000007
【図６】
2004085327.tif 000008
【図７】
2004085327.tif 000009
【図８】
2004085327.tif 000010
【図９】
2004085327.tif 000011