(57)【要約】【課題】静電容量式水分センサを構成する電極パターンの上面に液状の樹脂を塗布して絶縁被膜を形成する従来の方法では、絶縁被膜の膜厚を均一とするのは困難であり、感度にバラツキを生じてしまう等の課題がある。【解決手段】そこで、本発明では、化学変化により形成された絶縁被膜３を有する２系統の検出用導体２ａ，２ｂが、化学変化により形成された絶縁被膜を有する夫々の系統の保持用導体１ａ，１ｂに電気的及び機械的に接合されると共に、他系統の保持用導体に絶縁被膜を介して機械的に接合されている静電容量式水分センサを提案する。【選択図】    図１
2009103606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学変化により形成された絶縁被膜を有する２系統の検出用導体が、化学変化により形成された絶縁被膜を有する夫々の系統の保持用導体に電気的及び機械的に接合されていることを特徴とする静電容量式水分センサ。
【請求項２】
化学変化により形成された絶縁被膜を有する２系統の検出用導体が、化学変化により形成された絶縁被膜を有する夫々の系統の保持用導体に電気的及び機械的に接合されると共に、他系統の保持用導体に絶縁被膜を介して機械的に接合されていることを特徴とする静電容量式水分センサ。
【請求項３】
検出用導体と、対応する系統の保持用導体との接合が、絶縁被膜の形成前に行われると共に、検出用導体と他系統の保持用導体との接合が、絶縁被膜の形成後に行われていることを特徴とする請求項２に記載の静電容量式水分センサ。
【請求項４】
絶縁被膜の厚さが0.1μｍ〜50μｍの範囲に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電容量式水分センサ。
【請求項５】
絶縁被膜が、導体を陽極酸化し、封孔処理して形成されることを特徴とする請求項１〜４までのいずれか１項に記載の静電容量式水分センサ。
【請求項６】
絶縁被膜が、導体の化成処理により形成されることを特徴とする請求項１〜４までのいずれか１項に記載の静電容量式水分センサ。
【請求項７】
２系統の保持用導体が平行に配置され、２系統の検出用導体が、保持用導体間に多数平行に配置されていることを特徴とする請求項１〜６までのいずれか１項に記載の静電容量式水分センサ。
【請求項８】
平行に配置された保持用導体の対向方向に多数の検出用導体の夫々を嵌合する嵌合孔を設けて、夫々の保持用導体の嵌合孔に一つ置きに検出用導体を嵌合し、電気的及び機械的に接合して櫛形に形成し、この状態で陽極酸化・封孔処理を行った後、夫々の保持用導体から突出している検出用導体の先端を他方の保持用導体の嵌合孔に嵌合して機械的に接合することを特徴とする静電容量式水分センサの製造方法。
【請求項９】
平行に配置された保持用導体の対向方向に多数の検出用導体の夫々を嵌合する嵌合孔を設けて、夫々の保持用導体の嵌合孔に一つ置きに検出用導体を嵌合し、電気的及び機械的に接合して櫛形に形成し、この状態で化成処理を行った後、夫々の保持用導体から突出している検出用導体の先端を他方の保持用導体の嵌合孔に嵌合して機械的に接合することを特徴とする静電容量式水分センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば皮膚や口腔内等の人体の水分を測定するため等に使用する静電容量式水分センサ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば皮膚の水分を測定する従来の方法としては、例えば特許文献１に示されるように絶縁体により隔たった一対の電極を有するセンサを皮膚に接触させて電気抵抗値を測定し、電気抵抗値と皮膚の水分量との対応関係を用いて測定する電気抵抗式測定方法や、特許文献２に示されるように、表面がガラス等の絶縁物で覆われた対を成す電極を有するセンサを皮膚に接触させて静電容量値を測定し、静電容量値と皮膚の水分量との対応関係を用いて測定する静電容量式測定方法とが代表的なものとして挙げられる。尚、ここで静電容量式測定方法としては、静電容量値のみに着目するのではなく、静電容量を含むインピーダンス値として水分量を測定することも含む。
【０００３】
そして特許文献３には、粉体等の低含水率の測定対象物の含水率を静電容量を用いて測定する装置において、静電容量値を測定する櫛形電極パターンを形成した後、その上面に、エナメル、ポリアミド系、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁被膜を設けたセンサが記載されている。一方、特許文献４には、センサ基材に封孔処理をしていないアルマイト等の感湿性を有する被膜を形成し、被膜の水分吸脱着による静電容量の変化を計測することにより水分量を測定するセンサが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特公平７−１０６１９４号公報
【特許文献２】特開２００３−１６９７８８号公報
【特許文献３】特開平５−５２７９８号公報
【特許文献４】特開昭５２−１２４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献３における櫛形電極の上面の絶縁被膜は、例えば液状の樹脂をスクリーン印刷等で塗布して形成されるのであるが、このような方法では、絶縁被膜の膜厚をセンサを構成する基板の表面側の全面に渡って均一とするのは困難であり、また、樹脂を溶剤に溶かして塗布を行う際に、濃度がロットにより異なってしまうと、膜厚が製造ロット間でもバラツキを生じてしまい、このバラツキにより感度のバラツキを生じてしまう。
【０００６】
また液状の樹脂の塗布においては、膜厚過多等により発生する泡に起因したり、膜厚不足に起因してピンホールが発生する場合があり、この場合には電極パターンの腐食や絶縁不良による感度の低下の原因となっていた。
【０００７】
さらに絶縁被膜は、薄ければ感度が高くなるが耐久性が悪くなり、厚ければ耐久性が良くなるが感度が低くなるというような、二律背反的な性質があり、これらを両立させる絶縁被膜を、樹脂の塗布により形成することは困難であった。
【０００８】
一方、特許文献４では、陽極酸化処理による未封孔のアルマイト等の被膜の感湿性を利用してセンサを構成するもので、このような被膜を電極パターンの保護に利用することはできない。
本発明は、以上の課題を解決することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、上述した課題を解決するために、化学変化により形成された絶縁被膜を有する２系統の検出用導体が、化学変化により形成された絶縁被膜を有する夫々の系統の保持用導体に電気的及び機械的に接合されている静電容量式水分センサを提案する。
【００１０】
また本発明では、上述した課題を解決するために、化学変化により形成された絶縁被膜を有する２系統の検出用導体が、化学変化により形成された絶縁被膜を有する夫々の系統の保持用導体に電気的及び機械的に接合されると共に、他系統の保持用導体に絶縁被膜を介して機械的に接合されている静電容量式水分センサを提案する。
【００１１】
そして本発明では、後者の構成の静電容量式水分センサにおいて、検出用導体と対応する系統の保持用導体との接合が、絶縁被膜の形成前に行われ、検出用導体と他系統の保持用導体との接合が、絶縁被膜の形成後に行われていることを提案する。
【００１２】
また本発明では、以上の構成の静電容量式水分センサにおいて、絶縁被膜の厚さが0.1μｍ〜50μｍの範囲に形成されていることを提案する。
【００１３】
更に本発明では、以上の構成の静電容量式水分センサにおいて、絶縁被膜が、導体を陽極酸化し、封孔処理して形成されることを提案する。
【００１４】
また本発明では、以上の構成の静電容量式水分センサにおいて、絶縁被膜が、導体の化成処理により形成されることを提案する。
【００１５】
また本発明では、以上の構成の静電容量式水分センサにおいて、２系統の保持用導体が平行に配置され、２系統の検出用導体が、保持用導体間に多数平行に配置されていることを提案する。
【００１６】
また本発明では、上記の課題を解決するために、平行に配置された保持用導体の対向方向に多数の検出用導体の夫々を嵌合する嵌合孔を設けて、夫々の保持用導体の嵌合孔に一つ置きに検出用導体を嵌合し、電気的及び機械的に接合して櫛形に形成し、この状態で陽極酸化処理と封孔処理を行った後、夫々の保持用導体から突出している検出用導体の先端を他方の保持用導体の嵌合孔に嵌合して機械的に接合する静電容量式水分センサの製造方法を提案する。
【００１７】
また本発明では、上記の課題を解決するために、平行に配置された保持用導体の対向方向に多数の検出用導体の夫々を嵌合する嵌合孔を設けて、夫々の保持用導体の嵌合孔に一つ置きに検出用導体を嵌合し、電気的及び機械的に接合して櫛形に形成し、この状態で化成処理を行った後、夫々の保持用導体から突出している検出用導体の先端を他方の保持用導体の嵌合孔に嵌合して機械的に接合する静電容量式水分センサの製造方法を提案する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の静電容量式水分センサの第１の構成は、化学変化により形成された絶縁被膜を有する２系統の検出用導体が、化学変化により形成された絶縁被膜を有する夫々の系統の保持用導体に電気的及び機械的に接合されている構成であるから、樹脂を塗布する等により絶縁被膜を形成する必要はなく、その厚さを均一化することも容易である。
【００１９】
また本発明の静電容量式水分センサの第２の構成は、化学変化により形成された絶縁被膜を有する２系統の検出用導体が、化学変化により形成された絶縁被膜を有する夫々の系統の保持用導体に電気的及び機械的に接合されると共に、他系統の保持用導体に絶縁被膜を介して機械的に接合されている構成であるから、第１の構成の効果に加えて、多数の検出用導体を２系統の保持用導体間に片持ちでなく強固に保持することができ、堅牢なセンサを構成することができる。このような構成は、検出用導体と対応する系統の保持用導体との接合を、絶縁被膜の形成前に行うと共に、検出用導体と他系統の保持用導体との接合を絶縁被膜の形成後に行うことにより、容易に実現することができる。
【００２０】
本発明において、上記絶縁被膜は、導体を陽極酸化し、封孔処理したり、導体の化成処理により容易に形成することができる。また、形成する絶縁被膜の厚さは、0.1μｍ〜50μｍの範囲が適切であり、この厚さは、塗布により形成する絶縁被膜と比較して非常に薄いので、高感度の静電容量式水分センサを製作することができる。
【００２１】
本発明においては、平行に配置された保持用導体の対向方向に多数の検出用導体の夫々を嵌合する嵌合孔を設けて、夫々の保持用導体の嵌合孔に一つ置きに検出用導体を嵌合し、電気的及び機械的に接合して櫛形に形成し、この状態で陽極酸化処理と封孔処理又は化成処理を行った後、夫々の保持用導体から突出している検出用導体の先端を他方の保持用導体の嵌合孔に嵌合して機械的に接合することにより、２系統の保持用導体が平行に配置され、２系統の検出用導体が、保持用導体間に多数平行に配置されている静電容量式水分センサを容易に製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に本発明の実施の形態を添付の図１〜図８を参照して説明する。
まず図１は本発明の静電容量式水分センサの構成を概念的に示す平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図２の一部拡大図である。
これらの図に示されるように、この実施の形態の水分センサは、２系統の保持用導体１ａ，１ｂが平行に配置され、２系統の検出用導体２ａ，２ｂが、保持用導体１ａ，１ｂ間に多数平行に配置されている構成のものである。
【００２３】
これらの保持用導体１ａ，１ｂと検出用導体２ａ，２ｂには、化学処理により構成された絶縁被膜３が形成されている。そして、検出用導体２ａ，２ｂと対応する系統の保持用導体１ａ，１ｂとの接合ｍｅは、電気的接合及び機械的接合であって、この接合ｍｅは、絶縁被膜３の形成前に行われており、また検出用導体２ａ，２ｂと他系統の保持用導体１ｂ，１ａとの接合ｍは、機械的接合であって、この接合ｍは絶縁被膜３の形成後に行われている。
【００２４】
図４は、検出用導体２ａ，２ｂと対応する系統の保持用導体１ａ，１ｂとの接合ｍｅを行った状態、即ち、絶縁被膜３を形成する処理を行う前の状態を模式的に示すものである。
【００２５】
そこでこの実施の形態の静電容量式水分センサの製作手順を次に説明する。
図５は静電容量式水分センサの構成要素を示すもので、この構成要素は、上述したとおり、平行に配置した２系統の保持用導体１ａ，１ｂと、これらの２系統の保持用導体１ａ，１ｂ間に多数平行に配置される２系統の検出用導体２ａ，２ｂとから構成される。尚、この実施の形態では検出用導体２ａ，２ｂの一端側に段部４を設けて先端を細径に構成しているが、このような形状は適宜である。
【００２６】
夫々の保持用導体１ａ，１ｂの対向方向に多数の検出用導体２ａ，２ｂの夫々を嵌合する嵌合孔５を設けている。これらの嵌合孔５は、上述した電気的接合及び機械的接合を行うものに添字ｍｅ、機械的接合を行うものに添字ｍを付しており、これらは保持用導体１ａ，１ｂの長さ方向に交互に構成されている。
【００２７】
以上の構成要素において、まず、夫々の保持用導体１ａ，１ｂの嵌合孔５に一つ置きに、即ち、嵌合孔５ｍｅ毎に検出用導体２ａ，２ｂの端部を嵌合し、電気的及び機械的に接合ｍｅして櫛形に形成する。この櫛形に形成された状態を図４及び図６に示している。
【００２８】
この電気的及び機械的接合ｍｅは、締まりばめを利用したり、ロー付け等を利用して行うことができる。
【００２９】
以上の図４及び図６の状態において、保持用導体１ａ，１ｂと検出用導体２ａ，２ｂを陽極酸化又は化成処理により絶縁被膜３を形成する。陽極酸化の場合には次いで封孔処理を行う。このように絶縁被膜３が形成された状態は図７に示している。
【００３０】
次いで、図８に示すように、検出用導体２ａ，２ｂの先端の細径部分を、他の系統の保持用導体１ｂ，１ａの嵌合孔５ｍに嵌合し、機械的に接合ｍすることにより、２系統の保持用導体１ａ，１ｂが平行に配置され、２系統の検出用導体２ａ，２ｂが、保持用導体１ａ，１ｂ間に多数平行に配置された構成の静電容量式水分センサが製作される。
【００３１】
この機械的接合ｍは、電気的及び機械的接合ｍｅと同様に締まりばめを利用したり、絶縁性の接着剤を利用して行うことができる。
【００３２】
以上のような構成では、対応する系統の保持用導体１ａ，１ｂと検出用導体２ａ，２ｂは電気的及び機械的に接合ｍｅされており、また他方側の系統の保持用導体１ａ，１ｂと検出用導体２ａ，２ｂとは絶縁被膜３を介して機械的に接合ｍされているため、２系統の電気的に接合されていない櫛形の電極が構成されて、静電容量式水分センサが構成される。
【００３３】
この静電容量式水分センサは、化学変化により形成された絶縁被膜３を有する２系統の検出用導体２ａ，２ｂが、化学変化により形成された絶縁被膜３を有する夫々の系統の保持用導体１ａ，１ｂに電気的及び機械的に接合されている構成であるから、樹脂を塗布する等により絶縁被膜３を形成する必要はなく、その厚さを均一化することが容易である。従って感度にバラツキのない静電容量式水分センサを製作することができる。
【００３４】
更に、薄ければ感度が高くなるが耐久性が悪くなり、厚ければ耐久性が良くなるが感度が低くなるというような、二律背反的な性質を両立させる絶縁被膜３を形成することができるので、感度が高く、耐久性に優れる静電容量式水分センサを得ることができる。
【００３５】
例えば形成する絶縁被膜３の厚さは、0.1μｍ〜50μｍの範囲が適切であり、この厚さは、塗布により形成する絶縁被膜と比較して非常に薄いので、高感度の水分センサを製作することができ、また陽極酸化又は化成処理により形成される絶縁被膜であるので十分な強度と耐久性、絶縁性を得ることができる。
【００３６】
特に、この実施の形態では、化学変化により形成された絶縁被膜３を有する２系統の検出用導体２ａ，２ｂが、化学変化により形成された絶縁被膜３を有する夫々の系統の保持用導体１ａ，１ｂに電気的及び機械的に接合されると共に、他系統の保持用導体１ｂ，１ａに機械的に接合されている構成であるから、以上の効果に加えて、多数の検出用導体２ａ，２ｂを２系統の保持用導体１ａ，１ｂ間に片持ちでなく強固に保持することができ、堅牢なセンサを構成することができる。
【００３７】
以上の実施の形態では、センサの厚さ方向の検出用導体２ａ，２ｂの幅が、保持用導体１ａ，１ｂの幅よりも小さく、従って検出用導体２ａ，２ｂの当接面は、保持用導体１ａ，１ｂの当接面よりも内側に構成されているが、これらの当接面を一致させたり、逆に検出用導体２ａ，２ｂの当接面を、保持用導体１ａ，１ｂの当接面よりも外側に構成することもできる。
【００３８】
尚、以上の実施の形態とは異なり、上記第１の構成に示すように、夫々の系統の保持用導体から櫛歯状に突出した検出用導体の先端を、他の系統の保持用導体に接合しない構成とすることもできる。
【００３９】
以上に説明した静電容量式水分センサを構成する保持用導体１ａ，１ｂ及び検出用導体２ａ，２ｂの材料としては、アルミニウム、チタン、ハフニウム、タンタル、ジルコニア、タングステン、銅、鉄、ステンレス等の各種導体材料を使用することができるが、アルミニウムやステンレスは、加工が容易であるという利点がある。
【００４０】
また導体材料の表面に絶縁被膜を形成する方法としては、上述した陽極酸化、化成処理以外の他の方法を利用することも可能である。
【００４１】
更に保持用導体及び検出用導体の断面形状は、上述した四角形状、円形状の他、楕円形状、三角形状、多角形形状、星形形状等適宜であるが、円形状や四角形状は、入手性や加工性が容易であるという利点がある。
【００４２】
例えば本発明に係る静電容量式水分センサを、皮膚や口腔内等の人体の水分を測定するためのセンサとして構成する場合には、上述した検出用導体の径は、0.05〜3mm程度のものを用いるのが望ましい。
【００４３】
更に本発明に係る静電容量式水分センサの全体形状は、上記実施の形態のような平面状の四角形状の他、立体的な球面状、円柱状、角柱状等適宜である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の静電容量式水分センサは、以上のとおりであるから、上述したように皮膚や口腔内等の人体の水分を測定するための水分センサとして利用する他、人体以外の測定対象に対しての利用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る静電容量式水分センサの構成を概念的に示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】静電容量式水分センサを製作する途中の状態を示す平面図である。
【図５】図１に示す静電容量式水分センサの構成要素を示す要部拡大断面図である。
【図６】図１に示す静電容量式水分センサの製作途中の状態を示す要部拡大断面図である。
【図７】図１に示す静電容量式水分センサの製作途中の状態を他の局面において示す要部拡大断面図である。
【図８】図１に示す静電容量式水分センサの製作途中の状態を更に他の局面において示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ａ，１ｂ            保持用導体
２ａ，２ｂ            検出用導体
３                    絶縁被膜
４                    段部
５（５ｍ，５ｍｅ）    嵌合孔
ｍ                    機械的接合
ｍｅ                  電気的及び機械的接合
【図１】
2009103606.tif 000003
【図２】
2009103606.tif 000004
【図３】
2009103606.tif 000005
【図４】
2009103606.tif 000006
【図５】
2009103606.tif 000007
【図６】
2009103606.tif 000008
【図７】
2009103606.tif 000009
【図８】
2009103606.tif 000010