(57)【要約】【課題】薄膜型のセンサは、電気力線密度の最も高い個所が保護膜に覆われてしまっていて感度が低いため測定部位が口腔内等の場合には一様に接触させないと再現性の良い測定結果を得ることができないが、押しつける力を大きくすると、力に抗するための構造が必要になり、角度調整機構を設けると測定器のセンサ側の構造が複雑化し、大型化してしまう。【解決手段】そこで本発明では、２系統の検出用絶縁導体１ａ，１ｂが網状に編成されると共に夫々の系統の検出用絶縁導体の両端側が、対向配置された夫々一対の保持用絶縁導体片（２ａ，３ａ；２ｂ，３ｂ）に電気的及び機械的に結合され、一対の２系統の保持用絶縁導体片が絶縁ケース４により枠状に配置されて機械的に一体に保持され、夫々の系統の一方の保持用絶縁導体片の一端側に延長部分５ａ，５ｂが形成されて、先端部が絶縁ケースから突出して接続部に構成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
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２系統の検出用絶縁導体が網状に編成されると共に、夫々の系統の検出用絶縁導体の両端側が、対向配置された夫々一対の保持用絶縁導体片に電気的及び機械的に結合され、夫々一対の２系統の保持用絶縁導体片が絶縁ケースにより枠状に配置されて機械的に一体に保持され、夫々の系統の一方の保持用絶縁導体片の一端側に延長部分が形成されて、その先端部が絶縁ケースから突出して接続部として構成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】
検出用絶縁導体及び保持用絶縁導体がエナメル線である請求項１に記載の静電容量式水分センサ。
【請求項３】
絶縁ケースが、一対の枠状の半殻体を結合して構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式水分センサ。
【請求項４】
保持用絶縁導体片を保持した絶縁ケース内に絶縁性充填材が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式水分センサ。
【請求項５】
絶縁性充填材は、歯科用充填材である請求項４に記載の静電容量式水分センサ。
【請求項６】
開いた枠状体として形成し、開いた部分に平行な延長部分を設けた保持用絶縁導体と、網状に編成した検出用絶縁導体と、枠状体と延長部分の一部に対応した形状を有する一対の半殻体から構成される絶縁ケースとから構成し、検出用絶縁導体の両端側を保持用絶縁導体に電気的及び機械的に結合した後、枠状体の上記開いた部分に対向する個所と、この対向方向に直交して対向する２個所を切断して、延長部分に連なる２系統の保持用絶縁導体片と、夫々に対向する２系統の保持用絶縁導体片を形成し、夫々の保持用絶縁導体片の両側から一対の半殻体を装着して結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７】
絶縁ケース内には、一対の半殻体を装着して結合する際に、充填材を充填することを特徴とする請求項３に記載の静電容量式水分センサの製造方法。
【請求項８】
充填材が、歯科用充填材であることを特徴とする請求項７に記載の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の舌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】
皮膚や口腔内の水分を測定する水分センサの一つとして、静電容量式水分センサが使用されている。
【０００３】
静電容量式水分センサは、水分の誘電率が人体の他の部分と比較して高いことを利用して、静電容量により水分量を測定するものであり、近年は、小型で静電容量を大きくすることが容易であることから、薄膜型のセンサが関心を集めている。
【０００４】
図１８、図１９は薄膜型の静電容量式水分センサの一例を概念的に示す説明図であり、図１８は平面図を含む系統図、図１９は図１８のＡ−Ａ線断面図である。符号ａは絶縁物の基板であり、この基板ａ上に、センシング用の一対の電極としての２系統の導体ｂ，ｃを、対向させた櫛形形状に形成し、その後、これらの導体ｂ，ｃを保護するために保護膜ｄを、塗布や貼り付け等により形成している。そしてこれらの２系統の導体ｂ，ｃは、リード線ｅ，ｆにより静電容量検出回路ｇに接続している。
【０００５】
図１９中の実線ｈは、このようなセンサにおいて生じる電気力線を示すものであり、符号ｉはセンサを当接した皮膚等の人体の部分ｉを示すものである。本来は、電気力線密度が高い個所に測定対象の水分を位置させると効率が良く、高感度となるのであるが、電気力線密度が最も高い個所は保護膜ｄに覆われてしまっているため測定対象の水分はその個所まで到達できず、効率的にはあまり良くない。
【０００６】
一方、剛性を有するセンサを把持部材に固定し、測定者が把持部材を持ってセンサを測定部位に押しつけ、接触させて測定するようにした従来の接触式測定器では、センサを測定部位に押しつけて接触させる力の方向やその力の程度によって、接触状況が変化すると測定値にバラツキが生じてしまうため、それを防ぐための手段として、例えば特許文献１に記載された発明では、センサを対象部位に押しつける力の方向が、常にセンサと測定部位との接触面に直角となるようにセンサを把持部材に対して傾動可能とする角度調整機構を設け、更に接触圧を検出する圧力センサを設けている。
【特許文献１】特開２００５−２０５０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したとおり薄膜型のセンサは、電気力線密度の最も高い個所が保護膜に覆われてしまっていて感度が低いため、測定部位が口腔内等の柔らかい部位の場合には、その部位に対してセンサを一様に接触させないと再現性の良い測定結果を得ることができない。
【０００８】
しかしながら、薄膜型のセンサは、保護膜により測定部位に接触する面積が大きく、しかも表面が平坦でないため、特許文献１に示されるようなセンサの角度調整機構を設けるか、あるいはセンサを測定部位に押しつける力を大きくしなければ、測定部位に対してセンサを一様に接触させるのが困難である。特に、測定部位が口腔内の場合には、測定時に測定部位に対してのセンサの接触状況を目視することができないので、正確な測定が更に困難である。
【０００９】
またセンサを測定部位に押しつける力を大きくすると、その力に抗するための構造が必要になり、特許文献１に示されるような角度調整機構では、測定器のセンサ側の構造が複雑化し、大型化してしまうという問題点が生じる。
【００１０】
本発明は、以上の点を鑑みて創案されたもので、まず、静電容量を検出するための一対の電極を、従来のように基板上に構成するのではなく、２系統の絶縁導体を近接配置して保持した構成とすることにより、これらの絶縁導体を直接的に人体等の測定部位に当接可能として、従来の課題を解決することを目的の一つとするものである。
【００１１】
また本発明は、２系統の絶縁導体を近接配置して保持した静電容量式水分センサの製造を容易に行え、しかも機械的強度を大きくすることができるようにすることを目的の一つとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明では、上述した目的を達成するために、２系統の検出用絶縁導体が網状に編成されると共に、夫々の系統の検出用絶縁導体の両端側が、対向配置された夫々一対の保持用絶縁導体片に電気的及び機械的に結合され、夫々一対の２系統の保持用絶縁導体片が絶縁ケースにより枠状に配置されて機械的に一体に保持され、夫々の系統の一方の保持用絶縁導体片の一端側に延長部分が形成されて、その先端部が絶縁ケースから突出して接続部として構成されている静電容量式水分センサを提案する。
【００１３】
また本発明では、上記構成において、検出用絶縁導体及び保持用絶縁導体がエナメル線である静電容量式水分センサを提案する。
【００１４】
また本発明では、上記構成において、絶縁ケースが、一対の枠状の半殻体を結合して構成されたものである静電容量式水分センサを提案する。
【００１５】
また本発明では、上記構成において、保持用絶縁導体片を保持した絶縁ケース内に絶縁性充填材が充填されている静電容量式水分センサを提案する。
【００１６】
そして本発明では、上記構成において、絶縁性充填材が、歯科用充填材である静電容量式水分センサを提案する。
【００１７】
また、本発明では、開いた枠状体として形成し、開いた部分に平行な延長部分を設けた保持用絶縁導体と、網状に編成した検出用絶縁導体と、枠状体と延長部分の一部に対応した形状を有する一対の半殻体から構成される絶縁ケースとから構成し、検出用絶縁導体の両端側を保持用絶縁導体に電気的及び機械的に結合した後、枠状体の上記開いた部分に対向する個所と、この対向方向に直交して対向する２個所を切断して、延長部分に連なる２系統の保持用絶縁導体片と、夫々に対向する２系統の保持用絶縁導体片を形成し、夫々の保持用絶縁導体片の両側から一対の半殻体を装着して結合する静電容量式水分センサの製造方法を提案する。
【００１８】
また本発明では、上記方法において、絶縁ケース内には、一対の半殻体を装着して結合する際に、歯科用充填材等の充填材を充填することを提案する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の静電容量式水分センサでは、静電容量検出回路に接続する２系統の検出用絶縁導体が網状に編成されて保持されている構成のため、測定において口腔内等の測定部位に検出用絶縁導体が直接的に接触するので、接触面積が小さく、小さな力で安定的に接触が可能である。
【００２０】
検出用絶縁導体は、それ自体の弾性によりある程度の変形が可能であるため、角度調整機構を用いなくても小さな力で測定部位との良好な接触が可能であり、耐久性にも優れる。
【００２１】
本発明の静電容量式水分センサにおいては、測定対象の水分は、電気力線密度の最も高い検出用絶縁導体間の空間に到達できるので、効率良く、高感度の測定を行うことができる。
【００２２】
そして網状に編成した２系統の検出用絶縁導体を夫々系統毎に保持する保持用絶縁導体片は、枠状に配置した状態で絶縁ケースにより機械的に一体に保持しているので、機械的強度が大きく、網状の検出用絶縁導体を安定して保持することができる。
【００２３】
保持用絶縁導体片を保持した絶縁ケース内に絶縁性充填材を充填することにより、保持用絶縁導体、そして網状の検出用絶縁導体を更に安定して保持することができ、この絶縁性充填材としては、歯科用充填材、例えばシリケートセメントやコンポジットレジン等を使用すれば、口腔内等での使用における安全性が向上する。
【００２４】
２系統の夫々一対の保持用絶縁導体片は、開いた枠状体として形成した保持用絶縁導体に、網状に編成した検出用絶縁導体の両端側を電気的及び機械的に結合した後に切断して構成すること、また絶縁ケースは、一対の枠状の半殻体を結合して構成することにより、製造が非常に容易となり、量産性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る静電容量式水分センサの実施の形態を示す平面図であり、この静電容量式水分センサは、２系統の検出用絶縁導体１ａ，１ｂが網状に編成されると共に、夫々の系統の検出用絶縁導体１ａ，１ｂの両端側が、対向配置された夫々一対の保持用絶縁導体片（２ａ，３ａ；２ｂ，３ｂ）に電気的及び機械的に結合され、夫々一対の２系統の保持用絶縁導体片（２ａ，３ａ；２ｂ，３ｂ）が絶縁ケース４により枠状に配置されて機械的に一体に保持され、夫々の系統の一方の保持用絶縁導体片２ａ，２ｂの一端側に延長部分５ａ，５ｂが形成されて、その先端部が絶縁ケース４から突出して静電容量検出用回路等への接続部６ａ，６ｂとして構成されている。
【００２６】
そこで次に図１に示す静電容量式水分センサの製造工程の一例を、図２〜図１６を参照して説明する。
まず図２は図１に示す静電容量式水分センサの構成要素を示すもので、（ａ）は保持用絶縁導体を示すもので、この保持用絶縁導体は、例えばＵＥＷ線等のエナメル線をフォーミング加工や適宜の治具を用いて、開いた枠状体７として形成し、開いた部分Ｏに平行な延長部分５ａ，５ｂを形成している。この実施の形態では、枠状体７の形状は、方形であるが、円形等の他の形状に構成することもできる。また（ｂ）は網状に編成した検出用絶縁導体１ａ，１ｂを示すもので、この検出用絶縁導体１ａ，１ｂは、予めエナメル線等の絶縁導体を編成した大きな網からプレス等で上記枠状体に合わせて切り出すことができる。次に（ｃ）は絶縁ケース４であり、この絶縁ケース４は、上記枠状体７と延長部分５ａ，５ｂの一部に対応した形状を有する。この実施の形態においては、絶縁ケース４は、上記枠状体７と延長部分５ａ，５ｂに対応した形状、即ち（ｃ）に示すような形状を有する一対の樹脂製の半殻体を結合して構成するものとしている。
【００２７】
以上の要素において、まず図３の（ｂ）に示すように、編成した検出用絶縁導体１ａ，１ｂの両端の絶縁被覆をマルチソーやサンドブラスト等を用いて部分的に除去する。尚、除去部分８を図中黒塗りで示している。同様に（ａ）に示すように、検出用絶縁導体１ａ，１ｂの除去部分８に対応する保持用絶縁導体７の部分の絶縁被覆を除去する。除去部分９を図中、黒塗りで示している。
【００２８】
次いで図４に示すように保持用絶縁導体７上に検出用絶縁導体１ａ，１ｂを載置した後、図６に示すように溶接用電極１１を押し当てながらスポット溶接やプロジェクション溶接等により、検出用絶縁導体１ａ，１ｂの両端の絶縁被覆の除去部分８を保持用絶縁導体７の除去部分９に結合する。図５は結合された状態を示すもので、符号１０は溶接による結合部分を示している。以上の工程により、検出用絶縁導体１ａ，１ｂの両端と、保持用絶縁導体７とが、電気的及び機械的に結合される。結合後は、図７に示すように整形用治具１２を用いて検出用絶縁導体１ａ，１ｂを整形することができる。尚、この場合の整形は、検出用絶縁導体１ａ，１ｂを枠状体の端の包絡面よりも内側に位置させる整形である。
【００２９】
次いで結合した保持用絶縁導体７と検出用絶縁導体１ａ，１ｂを、図８に示すように第１の治具１３上に載置し、その上に図９に示すように第２の治具１４を載置する。これらの第１の治具１３、第２の治具１４は、上述した枠状体の角部に対応する３個所に切込部１５が形成されており、これらの第１の治具１３と第２の治具１４により保持用絶縁導体７と検出用絶縁導体１ａ，１ｂを挟持した状態において、ダイサー等の切断機により切込部１５に沿って保持用絶縁導体７を切断する。
【００３０】
図１０は切断を行って第２の治具１４を外した状態を示すもので、このように枠状体の上記開いた部分Ｏに対向する個所ｅと、この対向方向に直交して対向する２個所ｆ，ｇが切断されて、延長部分５ａ，５ｂに連なる２系統の保持用絶縁導体片２ａ，２ｂと、夫々に対向する２系統の保持用絶縁導体片３ａ，３ｂが形成され、そして保持用絶縁導体片２ａ，３ａ間に検出用絶縁導体１ａ、保持用絶縁導体片２ｂ，３ｂ間に検出用絶縁導体１ｂが結合される。
【００３１】
次に第２の治具１４を外した状態において、第１の治具１３上に載置されていて、所定の配置が維持されている保持用絶縁導体片（２ａ，３ａ；２ｂ，３ｂ）と、保持用絶縁導体片２ａ，２ｂから延長している延長部分５ａ，５ｂの上側に、図２（ｃ）に示されるように枠状体７と延長部分５ａ，５ｂの一部に対応した形状を有する一対の半殻体４ｕ，４ｄから成る絶縁ケース４の、一方側の半殻体４ｕを載置する。
【００３２】
次いで半殻体４ｕの上部に第３の治具１６を載置して、図１３に示すように上記半殻体４ｕを第１の治具１３と第３の治具１６で挟持し、この状態で上下反転した後、第１の治具１３を取り除くと、図１４に示すように、半殻体４ｕは第３の治具１６上に保持される。
【００３３】
従って、この状態において、図１５に示すように、半殻体４ｕの上側に、他方の半殻体４ｄを載置し、これらを接着剤等で結合することにより、図１６に示すように、保持用絶縁導体片（２ａ，３ａ；２ｂ，３ｂ）と、保持用絶縁導体片２ａ，２ｂから延長している延長部分５ａ，５ｂの一部が、一対の半殻体４ｕ，４ｄから成る絶縁ケース４内に収容され、そしてこの絶縁ケース４により、保持用絶縁導体片（２ａ，３ａ；２ｂ，３ｂ）と、保持用絶縁導体片２ａ，２ｂから延長している延長部分５ａ，５ｂ及び検出用絶縁導体１ａ，１ｂが、機械的に所定配置に一体に保持され、網状の検出用絶縁導体１ａ，１ｂを安定して強固に保持することができる。
【００３４】
以上のようにして製作される本発明に係る静電容量式水分センサでは、図１７に模式的に示すように、静電容量検出回路に接続する２系統の検出用絶縁導体１ａ，１ｂが網状に編成されて保持されている構成のため、測定において口腔内等の測定部位１７に検出用絶縁導体が直接的に接触するので、接触面積が小さく、小さな力で安定的に接触が可能である。
【００３５】
また検出用絶縁導体１ａ，１ｂは、それ自体の弾性によりある程度の変形が可能であるため、角度調整機構を用いなくても小さな力で測定部位１７との良好な接触が可能であり、耐久性にも優れる。
【００３６】
また本発明の静電容量式水分センサにおいては、測定対象の水分は、図１７に示すように、電気力線密度の最も高い検出用絶縁導体１ａ，１ｂ間の空間に到達できるので、効率良く、高感度の測定を行うことができる。
【００３７】
そして網状に編成した２系統の検出用絶縁導体１ａ，１ｂを夫々系統毎に保持する保持用絶縁導体片（２ａ，３ａ；２ｂ，３ｂ）は、枠状に配置した状態で絶縁ケース４により機械的に一体に保持しているので、機械的強度が大きく、網状の検出用絶縁導体検出用絶縁導体１ａ，１ｂを安定して保持することができる。
【００３８】
上述した実施の形態では図示を省略しているが、本発明の静電容量式水分センサでは、絶縁ケース４内に絶縁性充填材を充填することにより、保持用絶縁導体（２ａ，３ａ；２ｂ，３ｂ）、そして網状の検出用絶縁導体１ａ，１ｂを更に安定して保持することができる。
【００３９】
また絶縁性充填材の充填と共に、絶縁ケース４と、検出用絶縁導体１ａ，１ｂや延長部分５ａ，５ｂ間の隙間をシール材によりシールする処理を行うことにより、水分の浸入を防ぎ、寿命の長期化を図ることができる。
【００４０】
絶縁性充填材の充填作業やシール作業は、図１４と図１５に示す工程等において行うことができる。また、この絶縁性充填材やシール材そして接着剤としては、歯科用材料、例えばシリケートセメントやコンポジットレジン等を使用すれば、口腔内等での使用における安全性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の静電容量式水分センサは、以上の通りであるので、その製造方法としても、産業上の利用において、下記の特徴がある。
１．製造に要する時間を大幅に短縮することができ、経済性の向上を図ることができる。
２．保持用絶縁導体と検出用絶縁導体は共通の絶縁導体を使用することもでき、またハンダを使用せずに製作することもできるので、部材の削減による低コスト化を図ることができる。
３．治具を用いた機械的な作業が可能であるので量産性が向上すると共に、製造における性能の個体差が小さくなり、測定精度の向上を図ることができる。
４．ハンダを使用せずに製作し、また充填材や接着剤に歯科用材料を使用することにより、人体への悪影響がなく、安全性の向上を図ることができる。
【００４２】
尚、本発明の静電容量式水分センサは、上述したように口腔内の水分センサとして利用する他、身体の他の部位、例えば顔面等の水分センサとしても利用することができ、また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】
【００４３】
【図１】本発明に係る静電容量式水分センサの実施の形態を概念的に示す平面図である。
【図２】図１の静電容量式水分センサを構成する要素の説明図である。
【図３】図１の静電容量式水分センサの製造工程の一例を示す平面図である。
【図４】図１の静電容量式水分センサの製造工程の一例を他の局面において示す平面図である。
【図５】図１の静電容量式水分センサの製造工程の一例を更に他の局面において示す平面図である。
【図６】図１の静電容量式水分センサの製造工程の一例を示す要部断面図である。
【図７】図１の静電容量式水分センサの製造工程の一例を示す他の局面の要部断面図である。
【図８】図１の静電容量式水分センサの製造工程の一例を更に他の局面において示す平面図である。
【図９】図１の静電容量式水分センサの製造工程の一例を更に他の局面において示す平面図である。
【図１０】図１の静電容量式水分センサの製造工程の一例を更に他の局面において示す平面図である。
【図１１】図１の静電容量式水分センサの製造工程の一例を更に他の局面において示す平面図である。
【図１２】図１の静電容量式水分センサの製造工程の一例を更に他の局面において示す要部断面図である。
【図１３】図１の静電容量式水分センサの製造工程の一例を更に他の局面において示す要部断面図である。
【図１４】図１の静電容量式水分センサの製造工程の一例を更に他の局面において示す要部断面図である。
【図１５】図１の静電容量式水分センサの製造工程の一例を更に他の局面において示す要部断面図である。
【図１６】図１の静電容量式水分センサの要部拡大説明図である。
【図１７】本発明の静電容量式水分センサの動作を模式的に示す断面図である。
【図１８】従来の薄膜型の静電容量式水分センサの例を概念的に示す平面図を含む系統図である。
【図１９】図１８のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ａ，１ｂ              検出用絶縁導体
２ａ，３ａ；２ｂ，３ｂ  保持用絶縁導体片
４                      絶縁ケース
４ｕ，４ｄ            半殻体
５ａ，５ｂ              延長部分
６ａ，６ｂ              接続部
７                      保持用絶縁導体
８、９                  除去部分
１０                    結合部分
１１                    溶接用電極
１２                    整形用治具
１３                    第１の治具
１４                    第２の治具
１５                    切込部
１６                    第３の治具
１７                    測定部位
【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】
2009100983.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2009100983.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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